Защита от перенапряжения сети 220в своими руками

Защита от перенапряжений в быту — все типы, все достоинства/недостатки

Как защитить свое имущество (и себя) от перенапряжений в электросети? Какие виды перенапряжений бывают?

Повышенное напряжение
Это постоянное или кратковременные превышение напряжения свыше допустимого допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Оно представляет опасность для бытовой техники. Может пострадать как блок питания, так и вся внутренняя электроника, на случай если встроенные в блок защиты не справятся.
Самые частые причины появления — неравномерная нагрузка на фазы (перекос) и обрыв нулевого проводника.

Пониженное напряжение
Это постоянное или кратковременное понижение напряжения ниже допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Хоть и не является перенапряжением, но упомянуть о нем стоит. Для современной бытовой техники с импульсными блоками питания оно не представляет опасности. Более того, в большинстве случаев блоки питания сейчас устанавливаются универсальные «глобальные», т. е. поддерживают весь диапазон мировых напряжений 100-240 вольт.
У приборов не содержащих импульсные блоки, возникают проблемы в связи с потерей мощности. ТЭНы (отопление, электрочайник, варочные панели и т.д.) просто теряют выдаваемую мощность, а к примеру компрессоры могут перестать стартовать из-за нехватки пусковой мощности.
Про последнее скажу больше. Ранее, на старых моделях холодильников, длительное пониженное напряжение часто приводило к пожару. Реле на включение компрессора срабатывало, а у мотора не хватало сил провернуть его на старте. В итоге он стоял в одном положении и под напряжением, что приводило к разогреву и возгоранию его самого или чего-либо вокруг. Именно так сгорели многие дачи.
Тоже самое касается высокомощной техники с электродвигателями. Например воздушный компрессор в гараже (без электронного управления) может точно так же как и старый холодильник «не завестись» и стоять под напряжением пока не полыхнет мотор.

Импульсные перенапряжения:

Это короткие и очень сильные всплески (порой превышающие 1000 вольт), отсюда и название.

Коммутационные
Происходят при рабочих процессах на подстанциях. Их естественно стараются сгладить, но они все равно есть.

Аварийные
Неисправности на подстанциях. Попадание молнии в воздушную сеть.

Коммутационные пагубно влияют на блоки питания в бытовой технике, при значительных «всплесках» могут вылетать внутренние предохранители и варисторы.
Аварийные способны превращать в пепел не просто то что включено в розетку, но даже электрощиты и саму проводку. Нередко заканчиваются пожаром.

Реле напряжения

Отключает фазу если напряжения выходят за заданный параметр.
Бывают как моноблочные так и раздельные, реле управления + контактор который коммутирует силовую часть.

Моноблочные

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— часто имеют расширенный функционал (например контроль тока)
— компактны и занимают мало места в щите
— защищают от высокого и от низкого напряжения
— низкая стоимость

— низкая надежность и ресурс
— низкая коммутационная способность
— ограничения по мощностным показателям
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

К сожалению сие бюджетное решение получило столь широкую распространенность не потому что это правильно, а просто потому что дешево и «экранчик есть». Увы, от большинства подобных изделий чаще больше вреда чем пользы.

Надо понимать что это наше локальное «изобретение». Крупные Европейские бренды (за редким исключением) такой продукции вообще не выпускают, по причинам приведенным выше.

В ходе моих личных испытаний и замеров, а так же по статистике от тех кто этими изделиями пользуется, выводы таковы:

— не использовать моноблочные реле напряжений с вводными автоматами выше С40
— обязательно устанавливать байпас рубильник для быстрого восстановления питания когда это чудо вдруг внезапно сдохнет

Куда более сложное и дорогое решение. Зато надежное и долговечное.

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— высокая надежность и ресурс
— любая мощность и коммутационная способность (зависят от применяемого контактора)
— защищают от высокого и от низкого напряжения

— занимают много места в щите
— высокая стоимость в сравнении с мноноблочными (само реле + контактор)
— меньшая скорость срабатывания в сравнении с мноблочным реле
— проблемы с работоспособностью при низких напряжениях (зависит от модели контактора)
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

Расцепитель перенапряжения

Отключает присоединенное к нему устройство (например вводной автомат) если напряжение превышает допустимое. Так же существуют расцепители низкого напряжения, которые срабатывают при пониженном.

— высокая надежность и ресурс
— не влияет на мощность и коммутационную способность (они зависят от присоединенного устройства)
— занимают крайне мало места в щите
— низкая стоимость

— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений)

В зависимости от класса и конструкции, это либо газовый разрядник либо варистор (либо комбинация двух). Модуль УЗИП подключается к фазам, нолю и земле, сразу после вводного автомата. При появлении на вводе импульса, он резко снижает свое сопротивление, замыкая фазу и/или ноль на землю, тем самым он не пропускает всплеск дальше себя в проводку квартиры/дома.

— защита от всевозможных импульсных перенапряжений
— любая мощность и коммутационная способность (УЗИП подключается к сети параллельно)
— крайне высокая скорость срабатывания

— не защищает от постоянного повышенного напряжения, только от всплесков
— не работает без полноценного заземления
— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— ресурс определяется количеством полученных разрядов
— высокая цена за качественные модели
— иногда требуется доп защита самого УЗИПа

Частая ошибка — многие считают что все модули УЗИП одинаковые и подключаются одинаково. Естественно это не так и зависит от применяемой системы заземления. Вот схема для осознания сего факта.

Так же многие считают что УЗИП защищает и от постоянного повышенного напряжения. Но это не так. УЗИП рассчитан на работу со всплесками, а постоянное перенапряжение портит даже его самого, так же как бытовую технику.

Стабилизатор

В отличии от остальных типов защиты которые просто отключают внутридомовую проводку от ввода, стабилизатор корректирует параметры входного напряжения, старясь уложить их в норматив (чем стабилизатор дороже, тем лучше ему это удается).

— стабилизирует напряжение на постоянной основе

— требует импульсной защиты на вводе (УЗИП)
— требует пространства и охлаждения вне щита
— низкий ресурс и надежность у бюджетных моделей
— крайне высокая цена за надежные модели

Полная защита

Полноценная защита это всегда комбинация устройств, каждое из которых выполняет свою функцию.

В интернете и среди начинающих электриков бытует ошибочное мнение что для эффективной защиты от всех видов перенапряжений достаточно просто поставить дешевое моноблочное реле за 2500р и на этом все. Увы, это не является полноценным решением проблемы.

Обязательное требование для полноценной защиты — УЗИП класса 2 в распределительном щите (квартиры и загородные дома). А если речь идет о загороде и воздушных линиях электропередачи, так же УЗИП класса 1 на вводе (как правило в щите учета).

В квартирных щитах для современного жилья (новострой, ввод — одна фаза 50-63А) наиболее рациональна комбинация — расцепитель перенапряжения + УЗИП класса 2.

В квартирных щитах для старых построек (вторичка, ввод — одна фаза 25-40А) установка УЗИПа как правило невозможна из-за отсутствия заземления или неправильной его реализации (некорректная модернизации системы заземления с TN-C до TN-C-S при капремонте). Там просто расцепитель или реле напряжения (по вкусу).

Загород с его воздушными линиями это отдельная песня. Там обязательно реле напряжения из-за того что сеть может гулять туда-сюда по 5 раз на дню. Т.к. вводные токи низкие, допустимо применение моноблочных реле напряжений с целью экономии. УЗИП класса 1 в ЩУ и класса 2 в ЩР крайне желательны, но упираются в наличие правильно реализованного контура заземления, и конечно же в бюджет как итог.

Стабилизатор напряжения это не сколько защита сколько обеспечение стабильной работы электропотребителей в нестабильных сетях. Использование стабилизатора в качестве защиты — такое себе занятие. Это отдельная тема и про них мне стоит сделать целую отдельную запись.

Вместо итога

Вот так коротко и без лишних слов, чтобы было понимание основ. В последующих записях вы увидите реализацию подключения и подбора компонентов в каждом конкретном случае.

(тут будут ссылки на продолжения с примерами)

—-
Остальные мои записи по электрике вы найдете тут.

Скачки напряжения – не беда, если в щиток вмонтирована надежная защита

Конструктивное несовершенство электрических сетей является основной причиной резких скачков напряжения. Предугадать время очередного перепада невозможно. Единственное, что мы можем сделать для предотвращения неприятных последствий – это заранее обезопасить электрических потребителей в своем доме. В этой статье мы расскажем, как и чем защитить сеть квартиры и дома.

Что спасет от скачка напряжения

Защита от перепадов напряжения возможна при помощи разных типов защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.

Реле защиты от скачков напряжения

Защита дома от скачков напряжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. РН представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как показетели в общей сети нормализуются, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в реле напряжения 220в для дома, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, холодильников и т.п.

РН обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания электрической энергии. Для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.

Современные модели РН бывают трех типов:

1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.

2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.

3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.

Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение, так выполняется защита от скачков напряжения в сети всего домашнего электрооборудования.

Выбор РН

Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Установка РН

Стандартная схема установки РН в распределительный щиток показана на рисунке. Это наиболее простая защита от скачка напряжения.

Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки, и выполняется защита от скачков напряжения в квартире и в доме.

РН, вмонтированное в панель щитка, занимает минимум пространства на DIN-рейке.

Если мощность потребителей домашней сети даст в сумме 7 кВт и более, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью, смотрим следующий комментарий:

Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого перенапряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:

Защита от скачков напряжения 220в

Для того чтобы РН смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно РН, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к перенапряжению:

К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В);
Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения – 190 – 235В);
Третья группа – это простые нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Время задержки возобновления питания должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Защита трехфазной сети с помощью РН

Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.

Стабилизаторы напряжения

Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. Поэтому в таких случаях рекомендуется менее простой, более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.

По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным РН.
Стационарные стабилизаторы представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны спасти дорогую технику, автоматически отключая питание потребителей при перегрузке и достижении критических значений.

Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).

Как выбирать стабилизатор

Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. Устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.

Стабилизатор напряжения в щиток: установка

Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.

Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора

Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защитить исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.

Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.

Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел нашего форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором, то на этот случай у нас тоже найдется подходящая тема. А видео, подробно описывающее монтаж щитка и распределительной коробки, поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ.

Защита сети 220 вольт от перенапряжения — как защитить электроприборы в вашем доме?

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.

Защита для устройств, питающихся от сети 220 В

Предельное напряжение, которое могут выдерживать стабилизированные импульсные блоки питания, которыми оснащено большинство бытовой импортной радиоаппаратуры, составляет 272 В (это действующее значение по техдокументации фирм-изго-товителей). Но в сети иногда наблюдаются скачки и помехи с более высоким уровнем, что может привести к повреждениям.

Чтобы защитить оборудование от перенапряжений, надо учитывать, что в питающей сети могут действовать следующие виды импульсных помех:

повышенное напряжение между линейными проводами;
повышенное напряжение между заземлением и одним из линейных проводов.

Указанные помехи могут присутствовать и одновременно, поэтому необходимо, чтобы защитный блок и подключенные к нему устройства имели хорошее заземление, иначе удастся обеспечить защиту только от повышенного напряжения между линейными проводами.

Для сетевых защитных устройств характерно применение всех рассмотренных выше компонентов, при этом схемы могут быть од-но-, двух- и трехступенчатые. Фрагменты наиболее распространенных схем защиты приведены на рис. 1.15 и 1.16.

В однокаскадном узле защиты обычно используется трехполюсный разрядник или варисторы (рис. 1.15). Если на любом проводнике превышено заданное напряжение пробоя — обе “половинки” трехполюсного разрядника срабатывают и выброс напряжения разряжается на землю. Это позволяет получить защиту и от синфазной помехи (она бывает гораздо мощнее дифференциальной наводки).

Рис. 1.15. Узел однокаскадной защиты от перенапряжений, выполненный на: а — разрядниках; б — варисторах

Рис. 1.16. Варианты схем двухкаскадной защиты от перенапряжений

В двухступенчатых схемах обычно устанавливают варисторы и диоды одновременно, рис. 1.16. Так как варисторы способны поглощать большую импульсную мощность, чем диоды, они используются в качестве первичной защиты, но дополняются более быстродействующими элементами — сапрессорами.

Для электронного оборудования наибольшую опасность представляет не ток, а напряжение в цепи, поэтому в настоящее время все более широко используют TRANSIL-диоды. Для защиты устройств в сети 220 В обычно применяют двунаправленные диоды, допускающие работу на переменном токе, например, 1.5КЕ440СА или Р6Е440СА (последние буквы — СА часто используются в обозначениях и других типов элементов для указания на Симметричную структуру и допуск по напряжению ограничения). Если сдвоенные не удастся приобрести, то можно взять два однонаправленных диода и соединить их последовательно одинаковыми полярностями.

Рабочее напряжение у защитных диодов выбирается с учетом максимальной амплитуды напряжения в линии. Так, например, по отечественному стандарту считается нормальным, если действующее напряжение (U) сети имеет отклонение от номинала 220 В -15 или +10%, т. е. может быть и 242 В, при этом его амплитуда составит:

С учетом возможного технологического разброса напряжения ограничения, имеющегося у защитных диодов, по рекомендациям разработчиков этих элементов, рабочее напряжение Ѵвя выбирается с запасом на 10 — 20%, т. е. должно быть не менее чем 400 В.

На входе цепи защиты обязательно устанавливаются токовые предохранители — при кратковременной перегрузке предохранитель сработать не успеет (у него время разрыва цепи составляет не менее 0,05. 0,1 с), но защита потоку нужна, чтобы ограничить время работы остальных защитных элементов и исключить выделение на них большой мощности при продолжительном воздействии перегрузки.

Самую надежную защиту радиоаппаратуры способны обеспечить трехкаскадные схемы, два типовых варианта которых приведены на рис. 1.17.

Трехкаскадную защиту ставят в тех случаях, когда вероятно прямое попадание разряда молнии в воздушную линию питания. При этом в самом худшем случае из строя может выйти только блок защиты, но радиоаппаратура сохранится.

Мы рассмотрели построение универсальных схем сетевой защиты, но в некоторых ситуациях можно обойтись более простыми узлами, например, когда требуется защитить схему с трансформаторным питанием. Для этого случая варианты подключения сапрессоров показаны на рис. 1.18.

При установке элементов защиты следует знать, что в случае шуток отечественных энергетиков, когда в питающей сети вместо 220 продолжительное время действует 380 В, такие элементы выйдут из строя (они не могут долго рассеивать большую мощность), но при этом все же сохранят от повреждения радиоаппаратуру.

Рис. 1.17. Трехкаскадная схема защиты от перенапряжений по сети 220 В

Рис. 1.18. Вариант подключения защитных диодов к трансформатору: а — в первичной цепи; б, в — во вторичной цепи

Литература: Радиолюбителям полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.

Устройство защиты сети 220В

Предлагаемое микроконтроллерное устройство предназначено для защиты электрооборудования и аппаратуры, подключенных к сети 220 В.

При возникновении аварийной ситуации, когда напряжение сети выйдет за допустимые пределы, устройство защиты отключит нагрузку.
Одновременно устройство отображает значение напряжения сети на светодиодном 7-ми сегментном 3-х разрядном индикаторе.
Устройство позволяет устанавливать минимальные и максимальные пределы напряжения сети, по которым будет отрабатывать защита, а также время задержки (до 255 сек) повторного включения нагрузки после возвращения напряжения в допустимые пределы.

На фотографии расположение предохранителя не совпадает с печаткой, неправильно подключил цепь измерения и мерилось падение на диоде, долго не мог найти причину. В rar архиве переделанная печатная плата.

Вот так аккуратно я заложил устройство в бокс

Вырезал на передней части бокса отверстие в размер индикатора и залил его изнутри китайским клеем (клеевой пистолет). С боку под крышку установил кнопки.

Настройки сохраняются в энергонезависимой памяти и не пропадают после выключения питания. Управление реле напряжения осуществляется с помощью двух кнопок «+» и «-» .

При нажатии на кнопку «+» в течении пяти секунд отображается максимальный предел напряжения.
При нажатии на кнопку «-» в течении пяти секунд отображается минимальный предел.
При нажатии одновременно на кнопку «+» и «-» в течении пяти секунд отображается время задержки включения реле.
При нажатии на кнопку «+» или «-», в момент отображения установленных параметров , будет изменен отображаемый предел в большую или меньшую сторону. Если в течении пяти секунд никаких манипуляций с кнопками не происходит устройство переходит в дежурный режим контроля и отображения текущего напряжения сети.устройство защиты отключает нагрузку.

Для для того чтобы собрать устройство потребуются следующие детали:

В качестве управляющего чипа используется AVR микроконтроллер ATtiny26L. Отключающее реле SLA-24VDC-SL-A или HJQ-15F-S-Z. Варистор 14К391. Транзистор S8050 или КТ6114Б. Диоды D1. D6 1N4007. Стабилизатор напряжения L7805. Стабилитроны ZD1 — 9В ZD2 — 5В. Конденсатор пленочный С1 1мкф-630В, С3 0,1мкф-16В , электролит С2 220мкф-50В, С5 35мкф-16В, С4 10мкф-25в. Предохранитель с держателем под пайку FU1 500мА. Резисторы 0,5 Вт R1- 1мОм, R3- 330кОм, R4- 12кОм . Резисторы 2Вт R2- от 250- до 500Ом (методом подбора по току стабилизатора напряжения). Резисторы 0,125Вт R6. R12- 510Ом, R13- 1кОм, R5- 1,5кОм. Резистор переменный-потенциометр (3296 синего цвета) 20к.

Настройка реле заключается в подстройке многооборотного резистора R14 до тех пор пока показания индикатора не совпадут с показаниями эталонного измерительного прибора.

Микроконтроллер можно запрограммировать с помощью программатора «5 проводков» через LPT порт и программы CodeVisionAVR .

Печатная плата для Sprint-Layout, прошивка HEX и EEPROM для контроллера лежат в архиве «Устройство защиты сети 220В (1).rar».

Устройство не имеет гальванической развязки с сетью 220 В. Будьте осторожны при изготовлении и выполнении настройки. Автор не несет ответственности за ущерб, который может быть нанесен в результате изготовления и использования вышеуказанного устройства

Автор проекта: Столярик Олег (SONATA). Автор разводки печатной платы: Дикань Александр (luidefin) .

7 советов по защите сети от перенапряжения в квартире и доме

Разряд молнии, обрыв проводов, обрыв нулевого контакта – это самые распространенные причины перенапряжения в сети. Среди самых же распространенных последствий – выход из строя дорогостоящей техники, но это в лучшем случае. Самый печальный исход – короткое замыкание, возгорание и угроза жизни. Конечно, мы не можем воздействовать на погоду и никак не повлияем на ряд аварийных ситуаций, но обезопасить себя от последствий в наших силах. Разбираемся, как защитить квартиру и дом от перенапряжения и скачков напряжения в сети.

Причины перенапряжения

Нормальным напряжением для однофазной сети в квартире – всем известные 220 В, но ГОСТ 29322-2014 предусматривает наличие небольшой погрешности – в переделах 10%, т.е. напряжение в наших сетях может колебаться от 198 до 242 В. Все, что выше и ниже, — уже несет разного рода опасность.

Откуда же возникают скачки напряжения в сети? Причин несколько:

попадание в подстанцию, линию электропередач или элементы дома разряда молнии, а его сила тока достигает 200 кА;
сварочные работы, включение мощного оборудования или одновременная работа многочисленных электроприборов в многоквартирном доме;
обрыв нулевого контакта, в результате чего напряжение может скакать от 110 до 360 В. Одна из причин обрыва нулевого контакта кроется в возросшем количестве используемой техники. Многие дома проектировались и строились тогда, когда электроприборов не было так много. Сегодня же в утренние часы в каждом доме включается масса оборудования: плиты, чайники, пылесосы, стиральные машинки, обогреватели, бойлеры и т.д. Часто провода работают на пике своих возможностей, потому утром и вечером перегреваются, затем сильно охлаждаются, и как следствие проводник ослабевает, и нулевой контакт может вообще отгореть;
обрыв проводов вследствие непогоды, аварии. Напряжение в сети может резко взлететь в несколько раз;
неправильное подключение проводов в щитке;
сбои в работе электрической станции.

Высокое напряжение может стать причиной появление искры в диэлектрическом слое, далее последует появление электрической дуги, что уже чревато возгоранием. Опасность также несет и слишком низкое напряжение. Холодильник, например, будет тяжелее запускаться, что скажется на его работоспособности.

Большинство приборов рассчитаны на работу при напряжении примерно 200-240 В, но частые, пусть и не очень большие, отклонения от «идеальных» 220 В влияет на долговечность. Если что-то «сгорит» по причине перенапряжения, то гарантией ремонт не покрывается.

Чтобы защитить квартиру и дом от неблагоприятных последствий скачков напряжения в сети, используют следующие принципы:

отключение электричества при резком повышении напряжения;
вывод излишнего электрического потенциала на заземляющий контур;
стабилизация входящего напряжения до идеальных 220 В.

Конечно, для защиты домашней сети лучше подходить комплексно, проводить полную реконструкцию электрической системы, но в многоквартирном доме, например, сделать это крайне сложно. Десятки жильцов просто никогда не придут к единому мнению и не договорятся о совместной оплате, потому действовать придется локально – на уровне собственной квартиры. Владельцам частного дома в этом плане немного проще.

Помогут ли пробки или автоматы? Пробки долгое время были единственной защитой от короткого замыкания и перегрева. Им на смену пришли более удобные автоматические выключатели. Безусловно, они нужны и в ряде ситуаций защищают сеть, но спасти от последствий удара молнии или подачи высокого напряжения не смогут.

Реле контроля напряжения

Реле контроля напряжения (РКН) работает достаточно просто. Оно постоянно измеряет напряжение, сравнивает полученные показатели с допустимыми значениями и при ощутимом повышении напряжения просто прекращает подачу электропитания. Обратите внимание, реле не умеет выравнивать напряжение. Когда показатели напряжения придут в норму, реле снова «пропустит» электричество к электроприборам.

Возвращение к работе в штатном режиме происходит с некоторой задержкой, необходимой, чтобы крупная бытовая техника запустилась правильно. Отключение питания происходит практически молниеносно – реле требуется всего лишь 2-3 мс.

Реле может быть выполнено в двух вариантах:

блок, который устанавливается в распределительный щиток на DIN-рейку;
устройство, напоминающее удлинитель, с гнездами для розеток.

Наиболее распространенным и эффективным является способ установки реле в щиток. При этом лучше, если РКН будет установлено до монтажа счетчика, чтобы и это оборудование также было защищено от перепада напряжения. Несмотря на относительную несложность установки реле, лучше все же доверить электромонтажные работы питер специалистам, которые сделают все быстро и качественно, соблюдая стандарты и оговоренные сроки выполнения.

Преимущества использования реле напряжения:

устройство не занимает много места;
работает тихо;
стоит недорого;
простота в монтаже и подключении;
реле потребляет крайне мало электроэнергии;
отображение показателей напряжения в реальном времени.

Минусы:

не подходит для жилищ с постоянными скачками напряжения, иначе регулярное выключение всех приборов очень скоро сведет вас с ума. Это не минус, а скорее, особенность работы, определяющая сферу использования реле – дома и квартиры с редкими скачками напряжения;
не может защитить от импульсного скачка при ударе молнией. Если во время молнии в реле попадет грозовой импульс, то оно повредится. Импульс пойдет дальше по проводке и испортит все те приборы, которые включены в сеть (даже если они на тот момент не работают).

Датчик перепадов напряжения

Задача у него такая же, как и у реле, — в случае обнаружения недопустимого для сети напряжения просто прерывать подачу электричества к приборам. Принцип же работы немного отличается. Датчик устанавливается вместе с устройством защитного отключения (УЗО). Если будет обнаружено опасное для сети напряжение, датчик создает утечку тока, а автомат защиты в этом случае обесточивает сеть.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Эти приборы, в отличие от реле, могут защитить сеть от быстрых и очень мощных перепадов напряжения, возникающих при ударе молнии. Установка подобного оборудования – не самое дешевое удовольствие, но все работы уж точно обойдутся дешевле бытовой техники.

УЗИП бывает двух видов:

ограничители перенапряжения (ОПН). В основе этого устройства находится варистор. При нормальной работе сетей, когда нет скачков напряжения на линии, ограничитель напряжения не проводит ток и обладает большим сопротивлением. Как только возникает кризисная ситуация, сопротивление варистора устройства моментально понижается до самого минимального значения. Таким образом, импульс отправляется в заземляющий контур. ОПН таким образом ограничивает колебания напряжения и делает их безопасными. Оборудование и люди, находящиеся в помещении, оказываются под надежной защитой. ОПН занимает немного места, активно используется в частных домах;
искровые и вентильные разрядники – вариант для сетей высокого напряжения. При возникновении большого скачка напряжения происходит пробой воздушного слоя, фаза замыкается на заземление, и весь разряд идет в землю.

В домашней электрической проводке устанавливаются модульные ограничители перенапряжения. Их монтируют в распределительный щиток, поэтому они совершенно не занимают место. По своей сути, это такой же ограничитель, как и то, что используется в электросети. Заработает он только тогда, когда возникнет критическая ситуация. Но крайне важно, чтобы было проведено заземление электропроводки. Если такой нет, то модульный ОПН будет совершенно бесполезным.

Стабилизатор напряжения

Наиболее подходящее устройство, если в сети нередки перепады напряжения. Стабилизатор устроен так, что способен выравнивать напряжение, поддерживая его на одном значении на выходе. Граничные пределы устанавливаются примерно на уровне 110 и 250 В. В этих границах стабилизатор будет выравнивать напряжение, отдавая пользователю положенные 220 В. Если напряжение ниже или выше заданных значений, питание будет автоматически отключено.

Стабилизаторы бывают нескольких видов:

релейные – самые простые, с небольшой мощностью и невысокой ценой, подходят для использования в квартире;
сервоприводные – стоят дороже релейных, но по своим возможностям не особо превосходят релейные;
электронные – более дорогие и долговечные, имеют хорошие показатели быстродействия, способны справиться практически с любыми скачками напряжения, но и стоят недешево;
электронные двойного преобразования – самые надежные, самые долговечные, самые эффективные. Если необходимо защитить дорогое оборудование, то они подходят наилучшим образом. Минус – высокая цена.

При выборе стабилизатора учитывайте предельные значения напряжения, а также суммарную мощность подключенных электроприборов. Чтобы не ошибиться, лучше за помощью обратиться к специалистам.

Источник бесперебойного питания (ИБП)

Часто источники бесперебойного питания ошибочно называют стабилизаторами. Это в корне неверно, так как принцип работы у них совершенно разный. ИБП не стабилизирует напряжение и вообще никак на него не может повлиять. Внутри у него установлены аккумуляторы, заряда которых должно хватить, чтобы пользователь при отключении электроэнергии смог плавно завершить работу с техникой. Обычно бесперебойник – лучший друг домашнего компьютера. Для защиты всей сети не подходит.

Есть ИБП со встроенным стабилизатором. Такие устройства способны нивелировать небольшие скачки напряжения, но и стоят они недешево.

Сетевой фильтр

Простой сетевой фильтр способен защитить подключенное в него оборудование при скачках напряжениях до 380 В и даже 450 В, но для этого сам фильтр должен быть качественным и точно не самым дешевым. Но даже в случае с надежным фильтром напряжение более 450 В выведет его из строя, зато техника останется в сохранности, а вам придется покупать новый фильтр. Сетевой фильтр также станет неплохой защитой от импульсов, возникающих при сварочных работах, но не защитит при импульсе от разряда молнии.

В завершение хотелось бы предупредить вас от экономии на собственной безопасности. Вы можете возразить, сказав, что вот у соседа никакой защиты от перенапряжения нет, и вот уже сколько лет все в порядке, но многочисленные случаи выхода из строя техники и пожаров по вине резких скачков напряжения должны убедить грамотного человека в необходимости обустроить адекватную защиту. Что выбрать, реле, стабилизатор или УЗИП, — решать вам, отталкиваясь от своего места проживания, частоты скачков напряжения и дороговизны используемой техники.

Источник: gk-rosenergo.ru