Средства для защиты от перенапряжений. Как защитить бытовую технику от перенапряжения

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).

Все прекрасно знают, что в доме или офисе есть электрощит, через который бытовые приборы получают электропитание. Однако чаще всего оборудование на подстанциях старое, да и проводка в доме может быть не новой, поэтому бытовые электрические сети не рассчитаны на постоянно возрастающие мощности приборов в помещении.

Вся техника в вашем доме рассчитана на работу от сети 220-230В. Но в реальности напряжение в сети может "гулять" в диапазоне 140-290В. И каждый скачок, то есть повышенное или пониженное напряжение представляет собой опасность для вашей бытовой техники, которая может просто сгореть. Поэтому - это почти обязательный элемент любой домашней сети. Но чаще всего люди об этом не задумываются, а когда случается скачок напряжения, то техника просто сгорает. А по гарантии сгоревшие приборы в результате скачка напряжения не ремонтируют, ведь гарантийное обслуживание возможно только в том случае, если прибор был эксплуатирован в соответствии с техническими требованиями (напряжение 220В).

Спасут ли пробки или автоматы?

Если у вас в щите до сих пор используются пробки, то смените их как можно скорее. Как минимум, нужно устанавливать автоматы, которые могут спасти проводку от превышения силы тока в сети. Именно силы тока. К сожалению, большинство автоматов не могут обеспечить для дома защиту от скачков напряжения 220В. Обратите внимание, что на автоматах обычно пишут: 25А или 40А. Это значит, что автомат, рассчитанный на 25А (а именно такие чаще всего используются в квартирных щитках), автоматически обрубит сеть при достижении силы тока в сети 25 Ампер. Однако напряжение, допустим, в 380В он свободно пропустит. Он пропустит и более высокое напряжение, и лишь когда сила тока достигнет отметки в 25А, то автомат отрубит подачу электричества. К тому времени бытовые приборы в доме уже сгорят.

Способы защиты от скачков напряжения 220В для дома

Один из вариантов защиты - специальное устройство от скачков в виде сетевого фильтра. Это наиболее дешевый прибор, который является предохранителем, он просто сгорает при скачке напряжения, но при этом спасает и проводку, и бытовую технику в доме. Однако в случае понижения напряжения такое устройство от скачков напряжения не срабатывает вообще. Пониженное напряжение тоже вредно для бытовой техники.

Поэтому уместно использовать стабилизаторы напряжения для дома, которые сегодня представляют собой наиболее эффективные средства защиты. Это многоуровневые системы защиты приборов, и они исправляют перепады в течение лет.

Что такое стабилизаторы напряжения?

Это устройства, которые поддерживают напряжение в доме постоянным и неизменным. При этом входное напряжение (до стабилизатора) может "прыгать" от низкого значения к высокому. Помехи, импульсы в сети и перепады бытовая техника в доме вообще не ощущает из-за того, что стабилизатор "фильтрует" все эти помехи.

Эти устройства могут использовать в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220 и 380В. Благодаря этому устройству жильцы и компании-производители могут экономить деньги на замене оборудования или запчастей для него, которые пришли в негодность из-за перепада напряжения. Один аварийный скачок - и стабилизатор аварийно отключает сеть от внешнего источника, который является ненадежным. Как только напряжение стабилизируется, устройство снова подает его во внутреннюю сеть.

Установка защиты

Если у вас есть хотя бы небольшой опыт работы с электрооборудованием, то вы сможете сделать установку защиты от скачков напряжения 220В для дома самостоятельно. Процесс выглядит следующим образом:

Открывайте клеммную коробку для доступа к монтажным винтам.
Вдевайте кабель через резиновые манжеты колодки, закрепите второй кабель винтами. Обратите внимание на схему, прилагающуюся к стабилизатору. Подключение проводов должно быть осуществлено по этой схеме.
Плотно зажимайте винты. Контакт на клеммнике должен быть качественный. Это очень важно. Если контакт будет плохим или площадь соприкосновения небольшой, то это не позволит снять с прибора полную мощность. Так стабилизатор будет работать некорректно. И вообще, время от времени нужно заглядывать и подтягивать винты подключения.
Подключите провода и закройке коробку.
Включайте вводной автомат.
Переключите выключатель из положения "Сеть" в положение "Вкл.".

Как вы поняли, нет ничего сложного в установке стабилизатора напряжения. Это чрезвычайно простой процесс, который не займет много времени. Для его установки не нужные никакие разрешения или документы.

Рейтинг моделей

На российском и европейском рынках продаются абсолютно разные приборы. Например, ZUBR и подобные вещи в Европе вообще отсутствуют. Производители даже не выпускают реле напряжения, т. к. там они попросту не нужны. Из-за высокого качества оборудования на подстанциях можно вообще исключить кошмар, называемый "обрывом нейтрали". В России и Украине это возможно.

Начнем обзор с популярной модели.

Реле ZUBR

Это довольно популярная модель украинского производства, которая ожидаемо в Украине пользуется большим спросом, но и в России ее также можно найти. Производитель дает 5 лет гарантии на этот прибор. Судя по отзывам, реле напряжения ZUBR с индексом 25D, рассчитаны на 25А, хорошо справляются со своей задачей и достаточно точно поддерживают стабильное напряжение в сети. Есть модели и на более нагруженные сети, но популярные бытовые варианты имеют индекс 25 и 25T (с лучшей термозащитой). Одним из преимуществ является низкая цена. На российском рынке стоимость варьируется в пределах 1 300-1 700 рублей.

Модуль АЗМ-40А от компании "Ресанта"

"Ресанта" - это китайский производитель, который на российском рынке стал весьма популярным. Его дешевая продукция пользуется спросом, в частности, модуль АЗМ-40А.

Цена в районе 500 рублей.
Отсутствие любых органов управления. Из-за отсутствия каких-либо "крутилок" реле нельзя настроить на неправильную работу. Хотя это предполагает и некоторые недостатки.

Широкий диапазон напряжений. По спецификации данный модуль работает в диапазоне 170-265В и не отключает подачу электричества, если напряжение находится в этих пределах. А эти границы тоже могут негативно повлиять на технику. И ведь регуляторов здесь тоже нет, так что воздействовать на работу прибора никак не получится.
Низкое быстродействие. Устройство прекращает подачу напряжения в течение 1-6 секунд. Сложно понять, почему такой сильный разброс. Если реле не срабатывает за 1 секунду, то вся техника в доме успеет погореть.
Небольшое время задержки перед включением. Если напряжение "просядет", и реле сработает, то оно подаст напряжение после 2-3 минут, а этого мало. Конечно, для бытовой техники это не принципиально, но только не для холодильника. Для холодильников задержка перед включением должна составлять, как минимум, 5 минут.
Габариты. Прибор большой и неуклюжий, занимает много места, но это мелочи.

Это дешевый бюджетный прибор, который может обеспечить защиту от скачков напряжения 220В для дома, хотя далеко не самую надежную.

РН-111М от "Новатек-электро"

Производитель "Новатек" внушает доверие. Это серьезная компания, которая делает хорошее оборудование, в том числе и реле напряжения. Модель РН-111М имеет определенные преимущества:

Очень высокое быстродействие (0,2 с). По сравнению с диапазоном времени срабатывания предыдущего реле (1-6 секунд), РН-111М отключает питание молниеносно.
Широкий диапазон для регулировки нижнего и верхнего пределов напряжения. Также можно задать время повторного включения.
Цифровой индикатор, отображающий режим работы и значения.

Недостаток - нагрузочная способность составляет всего 16А, что очень мало для квартиры. Поэтому рекомендуется дополнительно использовать контактор и автомат для защиты реле. В результате это выльется в дополнительные траты, и вся конструкция обойдется в 2 500 рублей. Также у этой компании есть модель РН 113 с нагрузочной способностью 32А. Однако цена там гораздо выше, и 2 500 рублями не обойтись. Но, учитывая преимущества такого модуля, можно и переплатить немного денег. Реле РН 113 от "Новатек" можете смело покупать. Это в том случае, если не удалось найти модель ниже. Также рекомендуем обратить внимание на автоматы защиты Volt Control от данной компании, которые тоже могут похвастаться надежностью, возможностью регулировки диапазонов напряжения и быстрым срабатыванием.

Устройство контроля напряжения УЗМ-51М от компании "Меандр"

Питерская компания "Меандр" делает промышленную автоматику, которая сегодня является одной из наиболее эффективных и надежных.

Достоинства:

Очень широкий диапазон регулировки нижнего (160В) и верхнего значений (280В).
Очень короткое время срабатывания - всего 0,02 секунды. Ни один из предметов бытовой техники не успеет почувствовать на себе скачок напряжения.
Нагрузочная способность составляет 63А. Этого достаточно для огромной квартиры с самой мощной бытовой техникой.
Дополнительная варисторная защита от импульсных перенапряжений, которая "съедает" импульсы с энергией не более 200 Дж.
Небольшие габариты и отсутствие необходимости покупать дополнительные элементы.
Цена. Стоимость на рынке такой защиты от перепадов напряжения в районе 2 000 рублей.

Если найдете это устройство, можете смело его покупать. Но ограничиваться им не стоит. Есть и другие интересные предложения.

Реле Tessla D25 и D25T

Оба модуля обойдутся всего в 1 000 рублей, а может даже дешевле. Они рассчитаны на силу тока 25А и мощность сети 5,5 кВт. Верхний предел напряжения регулируется - от 240 до 270В, нижний - от 120 до 190В. Реле напряжения Tessla с приставкой T отличается термозащитой, поэтому обойдется немного дороже. Оба модуля популярны в Украине, но в России также продаются.

Продолжать этот список можно очень долго. Однако этих моделей будет достаточно. Все они присутствуют на рынке и крайне просты в установке.

Источники бесперебойного питания

Эти устройства представляют собой аккумуляторы, которые сначала накапливают энергию, а затем отдают ее, если напряжение пропадает. Современный ИБП может выполнять защитные функции от перегрузок сети и уберечь технику, стабилизируя силу тока.

Чаще всего подобные приборы используются в офисах, но в квартирах им тоже есть место. Однако самый дешевый ИБП не способен защитить проводку и технику в доме. В случае скачка напряжения он сгорит, равно как и другая бытовая электроника. Однако можно выбрать надежный ИБП с защитой от перегрузок и большой емкостью. В результате при скачке напряжения предметы бытовой техники не только не почувствуют скачка напряжения, но даже и не отключатся, т. к. будут получать стабильное и ровное питание от ИБП.

Что лучше: ИБП или стабилизатор?

Стабилизаторы - это специальные использовать которые надежнее всего. Их единственное предназначение - защита проводки сети и бытовой техники. Аккумуляторы имеют несколько другое предназначение - они обеспечивают питанием бытовую технику (обычно компьютеры или бойлеры) некоторое время, что позволяет, например, отключить компьютер безопасно и сохранить данные.

Также стабилизаторы намного дешевле, ведь в них нет дорогих аккумуляторов энергии, которые обязательно есть в ИБП. Ну, и главное - дешевые ИБП не защищают технику от повышения напряжения, однако срабатывают при его понижении. В идеале нужно использовать надежный стабилизатор совместно с источником бесперебойного питания. Первый отключит подачу напряжения в сеть квартиры, а второй будет снабжать всю технику в доме до тех пор, пока напряжение не стабилизируется. Однако для снабжения всей техники необходимо очень мощный ИПБ, либо модели небольшой мощности для каждого элемента бытовой техники отдельно. Но чаще всего ИПБ применяют для компьютеров и электрических и газовых бойлеров. Последние могут использоваться для обеспечения обогрева дома, и их автоматика не работает в случае прекращения электропитания. Поэтому очень важно использовать в домах, где часто отключают свет либо скачет напряжение. В последнем случае необходимо устанавливать и стабилизатор. И вообще, эти два прибора в идеале должны работать в паре.

Используйте только качественное оборудование и не покупайте дешевые китайские стабилизаторы, которые не смогут обеспечить безопасность всей вашей бытовой техники в случае перепадов напряжения. Примеры хороших модулей приведены в этой статье.

В конструкцию всех современных бытовых приборов входят чувствительные электронные компоненты. В результате, несмотря на все положительные качества и высокие технические характеристики, данное оборудование крайне отрицательно реагирует на перепады напряжения. Подобные скачки присутствуют во всех электрических сетях и полностью устранить их практически невозможно. Поэтому, чтобы сберечь дорогостоящую технику, требуется устройство защиты от перенапряжения.

Причины возникновения и опасность скачков напряжения

В момент перепада напряжения в электрических сетях его амплитуда изменяется на короткий промежуток времени. После этого она быстро восстанавливается с параметрами, приближенными к начальному уровню.

Подобный импульс электрическим током продолжается буквально в течение нескольких миллисекунд, а его возникновение обусловлено следующими причинами:

Грозовые разряды. Вызывают скачки напряжения до нескольких киловольт, которые не сможет выдержать ни один прибор. Подобные перепады нередко становятся причиной отключения сети и пожара.
Перенапряжение, вызываемое процессами коммутации, когда подключаются или отключаются потребители с высокой мощностью.
Явление электростатической индукции при подключении электросварки, коллекторного электродвигателя и другого аналогичного оборудования.

Опасность последствий от перенапряжений наглядно отражается на рисунке, где грозовой и коммутационный импульсы существенно отличаются от номинального сетевого напряжения. Изоляционный слой в большинстве проводов рассчитан на значительные перепады и пробоев обычно не случается. Часто импульс действует очень недолго и напряжение, проходя через блок питания и стабилизатор, просто не успевает подняться до критического уровня.

Иногда слой изоляции сети 220 В может не выдержать возрастающего напряжения. В результате случается пробой, сопровождающийся появлением . Для потока электронов образуется свободный путь в виде микротрещин, а проводником служат газы, наполняющие микроскопические пустоты. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, под действием которого токопроводящий канал расширяется еще больше. Из-за постепенного нарастания тока, срабатывание защитной автоматики немного запаздывает, и этих нескольких мгновений вполне хватает, чтобы вывести из строя в частном доме всю электропроводку.

Особую опасность представляют повышенное и пониженное напряжение, находящееся в таком состоянии долгое время. В основном это происходит по причине аварийных ситуаций, которые требуется устранить, чтобы ток пришел в норму. Других способов нормализации и каких-либо специальных приборов, защищающих от этого явления, не существует.

Длительные перенапряжения и провалы из-за недостатка напряжения

Как правило, причиной длительных перенапряжений в сетях становится обрыв нулевого провода. В этом случае нагрузка на фазные жилы распределяется неравномерно, что приводит к , когда разность потенциалов смещается к проводнику с максимальной нагрузкой.

Таким образом, неравномерный трехфазный ток, воздействуя на нулевой кабель, находящийся без заземления, способствует концентрации на нем избыточного напряжения. Этот процесс будет продолжаться до полного устранения неисправности или до тех пор, пока линия окончательно не выйдет из строя.

Другим опасным состоянием сети является провал или недостаток напряжения. Подобные ситуации очень часто возникают в сельской местности. Суть явления заключается в падении напряжения ниже допустимой величины. Такие проседания представляют серьезную опасность и реальную угрозу для оборудования. Многие современные приборы оборудованы несколькими блоками питания и недостаточное напряжение приводит к кратковременному выключению одного из них.

В результате, последует незамедлительная реакция электронной аппаратуры в виде ошибки, выведенной на дисплей, и полной остановки рабочего процесса. Если подобная ситуация сложилась с отопительным котлом в зимнее время года, тогда отопление дома будет прекращено. Устранить проблему возможно с помощью стабилизатора, фиксирующего такие проседания и поднимающего напряжение до номинальной величины.

Виды и принцип действия защитных устройств

Защита электрической сети от скачков напряжения может осуществляться разными способами. Наиболее распространенными и эффективными считаются следующие:

Молниезащитные системы.
Стабилизаторы напряжения.
Датчики повышенного напряжения, используемые совместно с УЗО. В случае неполадок они вызывают токовую утечку, под влиянием которой произойдет срабатывание защитного устройства.
Реле перенапряжения.

Похожие функции выполняют , с помощью которых компьютеры подключаются к домашней сети. Данные приборы не защищают от перенапряжений, они действуют как аккумуляторы, позволяя выполнить нормальное выключение компьютера и сохранить нужную информацию в случае внезапного отключения света. Стабилизировать напряжение это устройство не может.

Под действием молнии возникают электрические импульсы. Защита от их негативного воздействия осуществляется путем установки грозозащитного разрядника, используемого совместно с . Он также известен, как автомат для защиты от перенапряжения. Кроме того, необходимо обеспечить дополнительную безопасность от электронного потока с параметрами, отличающимися от рабочих характеристик данной сети. Для этих целей используются специальные датчики, используемые с УЗО, и реле защиты от перенапряжения. Назначение и принцип работы данных устройств не такие, как у стабилизатора.

Основной функцией обоих компонентов является прекращение подачи электрического тока, когда перепад напряжения превысит максимальное значение, определенное паспортными техническими показателями этих устройств. После того как параметры сети нормализуются, реле включается самостоятельно и возобновляет подачу тока.

Молниезащита от перенапряжений

Защитные системы против грозовых разрядов могут быть устроены разными способами, в зависимости от технических условий.

Первый вариант предполагает внешнюю молниезащиту, устанавливаемую дома (рис. 1). В этом случае допускается максимальная сила удара молнии непосредственно в элементы самой системы. Расчетная величина такого тока составит примерно 100 кА. Защититься от мощного импульса при перегрузке возможно с помощью комбинированного УЗИП, который устанавливается внутрь вводного электрического щита и действует как выключатель. Одно такое устройство защитит все оборудование, находящееся в доме.

В другом случае внешняя молниезащита отсутствует, а напряжение подается к дому по воздушной линии (рис. 2). Молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, проходящим через УЗИП, величиной тоже 100 кА. Защитить электрооборудование от мощного импульса помогут специальные устройства с защитой, размещаемые во вводном щите, на стене здания или на самом столбе, в месте ответвления линии. При использовании распределительного щита, защита организуется по такой же схеме, как и в предыдущем варианте.

Если же УЗИП устанавливается на столбе, то нецелесообразно применять 3 в 1, поскольку на участке от столба до здания возможно появление наведенных, то есть, повторных перенапряжений. Поэтому будет вполне достаточно прибора класса 1+2, а при расстоянии до дома свыше 60 метров, внутри дома в главный щит дополнительно устанавливается УЗИП 2-го класса.

И, наконец, третья ситуация, когда питание дома подается через подземный кабель, в том числе и в сети 380 В, а внешняя молниезащита тоже отсутствует (рис. 3). Максимум, что может случиться - появление наведенных импульсных перенапряжений. Ток молнии не попадет в сеть даже частично. Величина расчетного импульсного тока составляет около 40 кА. Чтобы защитить электрооборудование достаточно УЗИП 2-го класса, установленного во вводный электрический щит.

Ограничители перенапряжений

Рассматривая вопросы защиты от перенапряжения сети, следует отметить, что данную функцию в первую очередь должны выполнять организации, отвечающие за электроснабжение. Именно они устанавливают на ЛЭП необходимые защитные устройства. Однако, как показывает практика, это выполняется далеко не всегда, и проблемы защиты дома от перенапряжений вынуждены решать сами потребители.

Защита от перенапряжения в сети на подстанциях и воздушных ЛЭП осуществляется с помощью ОПН - нелинейных ограничителей перенапряжения. Основной этих устройств является варистор, имеющий нелинейные характеристики. Его нелинейность состоит в изменяющемся сопротивлении элемента в соответствии с величиной приложенного напряжения.

Когда электрическая сеть работает в нормальном режиме, а напряжение имеет свое номинальное значение, ограничитель напряжения в это время обладает большим сопротивлением, препятствующим прохождению тока. Если же при ударе молнии возникает импульс перенапряжения, наступает резкое снижение сопротивления варистора до минимального значения и вся энергия импульса уходит в контур заземления, соединенный с ОПН. Таким образом, обеспечивается безопасный уровень напряжения, и все оборудование оказывается надежно защищенным.

Для электрических сетей дома или квартиры существуют компактный блок модульных ограничителей перенапряжений, не занимающих много места в распределительном щитке. Они работают точно так же, как и в линиях электропередачи. Эти приборы подключены к заземляющему контуру или к рабочему заземлению, по которому уходят опасные импульсы.

Другие виды защитных устройств

Существуют и другие варианты защиты от перенапряжения в сети. Они широко применяются в быту и считаются одними из наиболее эффективных средств.

Сетевые фильтры

Отличаются простой конструкцией и доступной стоимостью. Несмотря на свою малую мощность, это устройство вполне способно защитить оборудование при скачках, достигающих 380 вольт и даже 450 вольт. Более высокие импульсы фильтр не выдерживает. Он просто сгорает, сохраняя в целости дорогостоящую электронику.

Данное устройство защиты от перенапряжения оборудуется варистором, играющим ключевую роль в обеспечении защиты. Именно он сгорает при импульсах свыше 450 В. Кроме того, фильтр надежно защищает от помех высокой частоты, возникающих при работе сварки или электродвигателей. Еще одним компонентом служит плавкий предохранитель, срабатывающий при коротких замыканиях.

Стабилизаторы

В отличие от сетевых фильтров, эти устройства позволяют выполнить нормализацию напряжения дома и привести его в соответствие с номиналом. Путем регулировок устанавливаются граничные пределы от 110 до 250 вольт, и на выходе устройства получаются требуемые 220 В. В случае скачков напряжения и выходе его за допустимые пределы, стабилизатор автоматически отключает питание. Подача напряжения возобновляется лишь после приведения сети к нормальному рабочему режиму.

В определенных условиях, например, за городом или в сельской местности, стабилизаторы являются наиболее эффективной защитой от перенапряжения, выступают в качестве единственного варианта, способного выровнять напряжение до установленных норм.

Все стабилизирующие устройства, используемые в быту, разделяются на два основных типа. Они могут быть линейными, когда к ним подключается один или несколько бытовых приборов, или магистральными, устанавливаемыми на вводе сети в квартире или во всем здании.

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
Электростатическая индукция.
Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (U гр) и коммутационного импульса (U к) по отношению к номинальному напряжению сети (U н).

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт (если быть точным, то). Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

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.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Категория	Применение
В (I)	Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II)	Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III)	Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

Rating 0.00 (0 Votes)

Обычно в любых электрических сетях напряжение находится в пределах, определяемых техническими нормативами, но иногда оно отклоняется от допустимых значений. Предельно допустимое напряжение находится в пределах ±10 % от номинального значения напряжения, т. е. для однофазной сети в диапазоне 198-242 В, а для трехфазной - 342-418 В. Отклонения от указанных значений называются перенапряжениями. Перенапряжения имеют различную природу и в зависимости от этого отличаются длительностью и величиной. Длительные перенапряжения (свыше 0,01 с) обычно возникают из-за неисправности понижающего трансформатора на подстанции или обрыва нулевого провода в питающей сети.

Такие перенапряжения имеют сравнительно небольшие значения (от 230 В до величины междуфазного напряжения - 380 В), но действуют длительное время и представляют вполне реальную угрозу и для человека, и для оборудования. Длительное повышение напряжения может произойти и в случае неравномерного распределения нагрузок по фазам во внешней сети. Тогда возникает перекос фаз, при котором на самой загруженной фазе напряжение становится ниже, а на незагруженной - выше номинального. Кратковременные всплески напряжения могут произойти и в результате переключений в энергосети или во время включения мощных реактивных нагрузок.

Для надежной защиты домашней электропроводки от перенапряжений рекомендуется создание многоуровневой (по крайней мере, трехступенчатой) системы защиты из УЗИП разных классов. УЗИП класса В (тип 1) рассчитано на номинальный разрядный ток 30- 60 кА, УЗИП класса С (тип 2) - на ток 20-40 кА. УЗИП класса D (тип 3) на ток 5-10 кА. При создании многоступенчатой системы защиты от перенапряжений следует обеспечить соответствие мощности каждой ступени, т. е. максимальный ток, протекающий через них, не должен превышать их номинальных характеристик. Но в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления.

Мощные импульсные перенапряжения (с токами до 100 кА) могут возникать при воздействии грозовых разрядов. При этом напряжение может достигать десятков киловольт. Такие импульсы длятся в течение максимум сотни микросекунд, и защитные автоматы не успевают на них среагировать, так как самые современные типы автоматов имеют время срабатывания единицы миллисекунд, что может стать причиной пробоя и повреждения изоляции между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Как правило, это не приводит к короткому замыканию и не нарушает работу сети, но в месте повреждения изоляции возникает небольшой ток утечки. И если он проходит между фазой и нейтралью, то не фиксируется УЗО и автоматами защиты, но зато приводит к повышенному нагреву изоляции и ускорению процесса ее старения. С течением времени сопротивление изоляции на этом участке уменьшается, а ток утечки возрастает.

Последствия воздействия этих негативных факторов на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными, поэтому домашняя сеть требует комплексной защиты от перенапряжений с использованием различных типов устройств (УЗИП, ОП, PH и т. д.).

Возможность использования различных УЗИП для выполнения конкретных защитных функций определяется по техническим характеристикам, отраженным в маркировке прибора.

Уровень напряжения защиты U является важнейшим параметром, характеризующим УЗИП. Он определяет значение остаточного напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока. Для УЗИП 1-го класса U p не должен превышать 4 кВ, для устройств 2-го класса - 2,5 кВ, для 3-го класса УЗИП устанавливается U p не более 1,5 кВ - тот уровень микросекундных импульсных перенапряжений, который должна выдерживать бытовая техника.

Максимальный разрядный ток I max - величина импульса тока, которую должно выдержать УЗИП однократно, сохранив при этом работоспособность.

Номинальный разрядный ток 1 n - величина импульса тока, которую УЗИП должно выдержать многократно при условии его остывания до комнатной температуры в промежутке между импульсами.

Максимальное длительное рабочее напряжение U c - действующее значение напряжения переменного или постоянного тока, которое длительно подается на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети. Номинальный ток нагрузки I i (- максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП. Данный параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. Так как большинство УЗИП подключаются параллельно цепи, то данный параметр у них не указывается.

При необходимости дополнительной защиты конкретных приборов используются устройства, выполненные в виде вставок и удлинителей, - сетевые фильтры. В их конструкцию включены варисторы, подавляющие импульсные скачки напряжения.

Это полупроводниковые резисторы, в работе которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения, за счет чего они являются наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной эксплуатации находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме ток через варистор пренебрежимо мал, и он в этих условиях представляет собой изолятор. При возникновении импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается до долей ома. В этом случае через него кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление.

Выбор УЗИП производится в соответствии с принятой системой защиты. При этом обязательно учитываются технические характеристики устройств, которые должны быть приведены в каталоге и нанесены на лицевой части корпуса прибора.

При установке УЗИП необходимо, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 10 м по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень важно для правильной последовательности срабатывания защитных устройств. Первая ступень защиты класса В монтируется за пределами дома во входном щите.

УЗ-6/220, УЗ-18/380 предназначены для защиты сети от кратковременных (до 12 кВ) и длительных перенапряжений, вызванных коммутационными, индуктивными и грозовыми процессами. Устройства относятся к УЗИП 2-го и 3-го классов и выполнены на варисторах. Для надежной защиты от длительных перенапряжений, вызванных авариями в сети, прибор нужно подключать после УЗО и заземлять. Только при таком подключении создается ток утечки и обеспечивается срабатывание УЗО.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) предназначено для предотвращения возможных повреждений бытовой техники от мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или грозовыми разрядами. Устройства такого типа могут называться ограничителями перенапряжений (ОП). Они, как правило, изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе их из строя. Обычно УЗИП на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку. Сгоревший варистор можно заменить простым извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

В зависимости от защищаемой зоны ограничители перенапряжений подразделяются на классы или типы. Приборы класса В (тип 1) защищают объекты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, прошедших через разрядники класса А внешних сетей. Они устанавливаются на вводном устройстве дома и ограничивают величину перенапряжений до 4,0 кВ, защищая вводные счетчики и электрическое оборудование распределительного щита.

Ограничители класса С (тип 2) защищают электрооборудование от перенапряжений, прошедших через ограничители класса В, и ограничивают величину перенапряжения до 2,5 кВ. Они устанавливаются в распределительных щитках внутри дома или квартиры и осуществляют защиту автоматических и дифференциальных выключателей, внутренней проводки, контакторов, выключателей, розеток и др. Ограничители класса D (тип 3) являются защитой от перенапряжений, прошедших через приборы класса С, и ограничивают их величину до 13 кВ. Такие ограничители устанавливаются в распределительные коробки, розетки и могут встраиваться в само оборудование. Ограничители этого класса осуществляют защиту электрического оборудования с электронными приборами, а также переносных электрических устройств.

Ограничитель перенапряжений серии 0П-101 на основе варистора предназначен для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, вызванных ударами молнии или коммутационными перенапряжениями. При возникновении скачка перенапряжения варисторы прибора переходят в проводящее состояние, ток возрастает на несколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер и ограничивая при этом дальнейшее нарастание напряжения на выводах. После прохождения волны перенапряжения ограничитель возвращается в непроводящее состояние. Время срабатывания прибора составляет около 25 нс.

Ограничители перенапряжений серии 0П-101 бывают однофазными или трехфазными. Трехфазные устройства класса В устанавливаются на трехфазном вводе. Однофазные (класса D) используются для защиты отдельных потребителей или групп.

В распределительном щите внутри дома устанавливаются варисторные УЗИП класса С или D (тип 2 и 3). Недостатком УЗИП на базе варисторов является то, что после срабатывания оно нуждается в охлаждении, чтобы снова прийти в рабочее состояние. Это ухудшает защиту при многократных разрядах. Безусловно, использование УЗИП снижает вероятность выхода из строя оборудования или поражения людей, но лучше всего во время грозы отключать наиболее важные приборы.

Предназначено для защиты оборудования (в доме, квартире или офисе и пр.) от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (170-270 В) в однофазных сетях. Включение напряжения происходит автоматически при восстановлении его до нормального по истечении задержки повторного включения. Устройство представляет собой реле контроля напряжения с мощным электромагнитным реле на выходе, дополненное защитой на варисторах.

Это прибор, сочетающий в себе электронное устройство контроля напряжения и электромагнитный расцепитель, собранные в одном корпусе. Реле напряжения серии PH - весьма эффективное устройство для защиты оборудования при возникновении длительных перенапряжений. Оно предназначено для отключения бытовой и промышленной однофазной нагрузки 220 В, 50 ГЦ при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления ее параметров. Реле может быть изготовлено на базе микропроцессора или простого компаратора и оснащено устройством регулировки верхнего и нижнего порога срабатывания.

Реле напряжения могут быть как однофазными, так и трехфазными. Трехфазные реле напряжения используются на трехфазном вводе для защиты трехфазного оборудования. Они, как правит, отключают сеть не напрямую, а через электромагнитный контактор. При отсутствии трехфазных потребителей лучше всего будет поставить на каждую фазу по однофазному реле напряжения.

В зависимости от способа подключения реле напряжения могут быть выполнены в виде переносного устройства типа «вилка-розетка» или для установки в распределительном шкафу на DIN-рейку. Обычно такие реле имеют широкий диапазон регулировок и могут работать в нескольких независимых режимах: как реле напряжения, как реле минимального напряжения, как реле максимального напряжения или как реле времени с задержкой на включение.

Реле напряжения работают в диапазоне 100-400 В и делятся на устройства, имеющие свою контактную группу и управляющие нагрузкой самостоятельно, а также реле, которые управляют нагрузкой через более мощные контакторы.

Некоторые типы реле напряжения могут использоваться для самостоятельного отключения электрической сети при возникновении аварийного напряжения. Они обладают большей коммутационной способностью и управляют сетью с нагрузкой до 13 кВт, что вполне достаточно для квартиры или частного дома. Приборы устанавливаются на вводе после электросчетчика и УЗО на DIN-рейку.

Реле напряжения не имеет встроенной защиты от высоких токов, поэтому его нужно устанавливать после автоматического выключателя. При этом номинальный ток реле должен быть на 20-30 % выше номинального тока автомата. Реле напряжения также не защищают от высокого напряжения остаточных токов грозовых разрядов.

Датчик превышения напряжения ДПН 260 предназначен для ограничения максимально допустимого напряжения на нагрузке. Он работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки 30-300 мА Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в пределах 255-260 В, время срабатывания - 0,01 с. Он выполнен в стандартном модуле на базе обычного варистора и предназначен для установки на DlN-рейку 35 мм. Следует отметить, что датчик создает ток утечки и вызывает срабатывание УЗО, которое не может включиться самостоятельно, что является его основным недостатком.

Это коммутационный аппарат дистанционного действия, коммутирующий нагрузки переменного или постоянного тока, который предназначен для частых включений и отключений. Они могут управлять осветительными, обогревательными и другими устройствами в силовых цепях постоянного и переменного тока с напряжением до 380 В и частотой 50 Гц.

Контакторы не обладают защитными функциями, но эффективно работают совместно с реле напряжения, обеспечивая своевременное отключение сети. Достоинством этих устройств является надежная контактная группа, способная выдержать большое число включений и отключений при значительной мощности управляемой нагрузки.

Контакторы могут использоваться, например, для управления режимом работы системы обогрева полов, когда мощность нагревательных кабелей превышает допустимую мощность терморегулятора.

Контактор, управляемый выключателем, импульсным реле, таймером или другим датчиком, позволяет включить (выключить) необходимую нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшие токи, самостоятельно справиться не могут. Контакторы являются незаменимым элементом многофункциональной системы типа «Умный дам».

Контакторы могут быть как однофазными, так и трехфазными. Основными параметрами, по которым осуществляют выбор контакторов, являются следующие:

Номинальное рабочее напряжение сети
Номинальный рабочий ток
Напряжение катушки управления
Каличество/вид дополнительных контактов