Защита сети от перенапряжения схема

Оглавление:

Устройство защиты от импульсных грозовых перенапряжений, схема подключения

В современном доме находится немалое количество бытовой техники, приборов и электроники. При этом большинство частных домов получают энергию с помощью воздушной линии электропередачи (ЛЭП). В такой ситуации имеет смысл устройство защиты от импульсных перенапряжений, возникающих в сети при ударах молнии.

Причины возникновения и характер импульсов перенапряжения

Многие пожилые люди, покидая свое жилище на продолжительный срок, по старинке вынимают из розеток шнуры всех электроприборов, опасаясь молнии. В настоящее время линии электропередач относительно защищены от атмосферных воздействий, а в бытовой электронике имеется элементарная защита от импульсов напряжением до нескольких тысяч вольт.

Таким образом, в многоквартирном доме, к которому электроснабжение подается подземным кабелем, проблема защиты от грозы в значительной степени решена.

Заметим, что высоковольтные импульсы в сети могут также возникать в результате аварии на электрической подстанции или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. В результате перечисленных воздействий отказывает бытовая техника, а также электрические коммутационные приборы. Если изоляция проводки в доме будет пробита, произойдет короткое замыкание, возгорание и пожар.

Классификация защиты от импульсов перенапряжения

Заметим, что высоковольтные импульсы в сети могут также возникать в результате аварии на электрической подстанции или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. В результате перечисленных воздействий отказывает бытовая техника, а также электрические коммутационные приборы. Если изоляция проводки в доме будет пробита, произойдет короткое замыкание, возгорание и пожар.

Вентильные разрядники на электрической подстанции

Основу ограничителя перенапряжения составляет варистор, то есть резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от приложенного напряжения. ОПН более надежны, имеют меньшие размеры. В конкретной ситуации имеется возможность установить ограничители импульсного перенапряжения с наиболее подходящей характеристикой.

В низковольтных сетях, которые обеспечивают питание жилых домов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Эти малогабаритные приборы модульного типа делятся на три класса и могут быть применены владельцами жилья в собственных домах и квартирах.

Модульные УЗИП для монтажа в электрощите

Устройства I класса устанавливаются на вводном щите жилого дома. Они предназначены для защиты от близких ударов молнии (до 1,5км) и пропускают через себя токи от 25 до 100 тысяч ампер с характеристикой импульса 10/350мкс. УЗИП II класса монтируются в распределительном щите в качестве второй ступени защиты от удара молнии и пропускают через себя токи 10-40 тысяч ампер с характеристикой импульса 8/20мкс.

Устройства III класса гасят импульсы с характеристикой 8/20мкс и рассчитаны на токи до 10 кА. Они устанавливаются непосредственно у электроприборов. По конструктивному исполнению УЗИП III класса могут изготавливаться в виде модулей и монтироваться на din-рейку, а также встраиваться в розетку или в вилку потребителя энергии.

Нужна ли установка УЗИП в Вашем случае?

Классическая схема подключения УЗИП предусматривает последовательную установку устройств всех трех классов. Если ограничиться только устройством класса I, то оно может не сработать при относительно слабых импульсах. Наоборот, самое чувствительное УЗИП класса III не выполнит свою задачу при мощном воздействии.

Существуют стандарты и методики для расчета степени риска удара молнии и оценки последствий. В общем виде УЗИП класса I можно не устанавливать, если опоры линии электропередачи имеют заземление, заземлен нулевой провод, установлен громоотвод, и реализована система выравнивания потенциалов.

Как работают различные виды УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений используют в своей конструкции разрядники или полупроводниковые приборы – варисторы. Последние нагреваются при срабатывании и плохо работают при повторении высоковольтных воздействий. Варистор должен остыть, чтобы вернуться в рабочее состояние. УЗИП модульного типа часто имеют индикаторы работоспособности и могут быть заменены при выходе из строя.

При нормальном напряжении в сети ток проходит по проводникам к нагрузке. Во время скачка напряжения разрядник открывается и пропускает ток на землю. После возвращения напряжения в сети к рабочим значениям, элементы УЗИП снова закрываются, и электроснабжение протекает в обычном режиме.

Во время срабатывания устройства защиты через него протекает ток до десятков тысяч ампер. При этом выделяется большое количество энергии, то есть тепла.

Устройство защиты от импульсных скачков напряжения своими руками

Защита от грозовых перенапряжений может быть выполнена своими руками. УЗИП модульного типа устанавливают в вводном щите с корпусом из металла. При этом следует применять устройство, номинальный рабочий ток которого не меньше величины, ограниченной входным автоматом. Также напряжение ограничения УЗИП не должно быть ниже допустимого в Вашей сети.

УЗИП класса I подключается после входного автомата в однофазной или трехфазной сети. Сверху к устройству подводятся защищаемые линии электроснабжения, снизу – заземление. Ниже приводится вариант электромонтажной схемы подключения УЗИП класса I в однофазной сети.

Электромонтажная схема подключения УЗИП в однофазной сети

УЗИП класса II монтируется в распределительном щите внутри дома. Устройство защиты третьего класса устанавливается непосредственно у потребителей. Если ступени устройства защиты находятся рядом, между ними необходимо включать дроссели для согласования. В противном случае УЗИП с большей чувствительностью примет весь ток нагрузки на себя. Если расстояние между приборами защиты более 10м, роль дросселей выполнит электропроводка.

Тема выбора и подключения устройств защиты от грозовых перенапряжений не является простой для неспециалистов. В любом случае оставшиеся вопросы можно разрешить при помощи видеоролика.

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений

Назначение УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) — устройство предназначенное для защиты электрической сети и электрооборудования от перенапряжений которые могут быть вызваны прямым или косвенным грозовым воздействием, а так же переходными процессами в самой электросети.

Другими словами УЗИПы выполняют следующие функции:

Защита от удара молнии электрической сети и оборудования, т.е. защита от перенапряжений вызванных прямыми или косвенными грозовыми воздействиями

Защита от импульсных перенапряжений вызванных коммутационными переходными процессами в сети, связанных с включением или отключением электрооборудования с большой индуктивной нагрузкой, например силовых или сварочных трансформаторов, мощных электродвигателей и т.д.

Защита от удаленного короткого замыкания (т.е. от перенапряжения возникшего в результате произошедшего короткого замыкания)

УЗИПы имеют различные названия: ограничитель перенапряжений сети — ОПС (ОПН), ограничитель импульсных напряжений — ОИН, но все они имеют одинаковые функции и принцип работы.

Внешний вид УЗИП:

Принцип работы и устройство защиты УЗИП

Принцип работы УЗИПа основан на применении нелинейных элементов, в качестве которых, как правило, выступают варисторы.

Варистор — это полупроводниковый резистор сопротивление которого имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.

Ниже представлен график зависимости сопротивления варистора от приложенного к нему напряжения:

Из графика видно, что при повышении напряжения выше определенного значения сопротивление варистора резко снижается.

Как это работает на практике разберем на примере следующей схемы:

На схеме упрощенно представлена однофазная электрическая цепь, в которой через автоматический выключатель подключена нагрузка в виде лампочки, в цепь так же включен УЗИП, с одной стороны он подключен к фазному проводу после автоматического выключателя, с другой — к заземлению.

В нормальном режиме работы напряжение цепи составляет 220 Вольт, при таком напряжении варистор УЗИПа обладает высоким сопротивлением измеряющимся тысячами МегаОм, настолько высокое сопротивление варистора препятствует протеканию тока через УЗИП.

Что же происходит при возникновении в цепи импульса высокого напряжения, например, в результате удара молнии (грозового воздействия).

На схеме видно что при возникновении импульса в цепи резко возрастает напряжение, что в свою очередь вызывает мгновенное, многократное уменьшение сопротивления УЗИПа (сопротивление варистора УЗИПа стремится к нулю), уменьшение сопротивление приводит к тому, что УЗИП начинает проводить электрически ток, закорачивая электрическую цепь на землю, т.е. создавая короткое замыкание которое приводит к срабатыванию автоматического выключателя и отключению цепи. Таким образом ограничитель импульсных перенапряжений защищает электрооборудование от протекания через него импульса высокого напряжения.

Классификация УЗИП

Согласно ГОСТ Р 51992-2011 разработанного на основе международного стандарта МЭК 61643-1-2005 есть следующие классы УЗИП:

УЗИП 1 класс — (так же обозначается как класс B) применяются для защиты от непосредственного грозового воздействия (удара молнии в систему), атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Обязательно должен устанавливаться для отдельно стоящих зданий на открытой местности, зданий подключаемых к воздушной линии, а так же зданий имеющих молниеотвод или находящихся рядом с высокими деревьями, т.е. зданиях с высоким риском оказаться под прямым или косвенным грозовым воздействием. Нормируются импульсным с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 30-60 кА.

УЗИП 2 класс — (так же обозначается как класс С) применяются для защиты сети от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений прошедших через УЗИП 1-го класса. Устанавливаются в местных распределительных щитках, например во вводном щитке квартиры или офиса. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток составляет 20-40 кА.

Смотрите так же:  Сколько стоит провести розетку от щитка

УЗИП 3 класс — (так же обозначается как класс D) применяются для защиты электронной аппаратуры от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений, а так же высокочастотных помех прошедших через УЗИП 2-го класса. Устанавливаются в разветвительные коробки, розетки, либо встраивается непосредственно в само оборудование. Примером использования УЗИПа 3-го класса служат сетевые фильтры применяемые для подключения персональных компьютеров. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 5-10 кА.

Маркировка УЗИП — характеристики

Характеристики УЗИП:

  • Номинальное и максимальное напряжение — максимальное рабочее напряжение сети на работу под которым рассчитан УЗИП.
  • Частота тока — рабочая частота тока сети на работу при которой рассчитан УЗИП.
  • Номинальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА), который УЗИП способен пропустить многократно.
  • Максимальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — максимальный импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА) который УЗИП способен пропустить один раз не выйдя при этом из строя.
  • Уровень напряжения защиты — максимальное значение падения напряжения в килоВольтах (кВ) на УЗИПе при протекании через него импульса тока. Данный параметр характеризует способность УЗИПа ограничивать перенапряжение.

    Схема подключения УЗИП

    Общим условием при подключении УЗИП являетя наличие со стороны питающей сети предохранителя или автоматического выключателя соответствующего нагрузке сети, поэтому все представленные ниже схемы будут включать в себя автоматические выключатели (схему подключения УЗИП в электрощитке смотрите здесь):

    Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в однофазную сеть 220В (двухпроводную и трехпроводную):

    Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в трехфазную сеть 3800В

    Принципиальные схемы подключения УЗИП выглядят следующим образом:

    При устройстве многоступенчатой защиты от перенапряжения, т.е. установки УЗИПов 1-го класса в ВРУ здания совместно с УЗИПами 2-го класса в распределительных щитах здания и с УЗИПами 3-го класса, например, в розетках, необходимо соблюдать расстояние между УЗИПами по кабелю не менее 10 метров:

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Защита сети от перенапряжения схема

    ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

    Несколько лет назад, у моих друзей проживающих в частном секторе, случилось ЧП – где-то в сети перепутали фазы и на всю подключенную в этот момент к розеткам технику повалило напряжение 380В. Естественно телевизоры, компьютеры и музыкальные центры не спасал и дежурный режим – импульсные блоки питания летели, как дети в школу. В общем убытки у людей были колоссальные! В такой ситуации не спасло бы и релейное устройство защиты – спасти приборы можно только с помощью быстродействующих электронных устройств, обесточивающих линию при повышении сетевого напряжения до опасного уровня. Естественно после этого случая (лучше поздно, чем никогда), народ потянулся ко мне за помощью в плане защиты от таких ситуаций. Конечно им можно было приобрести и дешёвое китайское устройство защиты от перенапряжения, но люди доверяют мне больше, чем китайцам:)

    Схему устройства защиты аппаратуры от перенапряжения выбрал из радиожурнала.

    Здесь принцип действия такой, что при превышении напряжения выше заданного безопастного уровня, устройство замкнёт сеть и сгорят или выбьют пробки. Преимущества такой защиты очевидны – сразу блокируется вся проводка, а не только те аппараты, что подключены через устройство защиты, как делается в большинстве промышленных девайсов. Напряжение срабатывания защиты примерно 270 В. Резистором R1 можно в небольших пределах изменять напряжение срабатывания. Конденсаторы С1 и С2 образуют с R1 RC-цепочку, которая препятствует срабатыванию устройства при импульсных выбросах в сети.

    Работа устройства зашиты от перенапряжения заключается в следующем: при напряжении в сети до 270 В стабилитроны VD3, VD4 закрыты. Также закрыты и тиристоры. При превышении действующего значения напряжения свыше 270 В открываются стабилитроны VD3, VD4, и на управляющие электроды тиристоров поступает открывающее напряжение. В зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения, ток проходит либо через тиристор VS1, либо через VS2 которые открываясь — замкнут сеть. Когда ток превышает 10 А, срабатывают автоматические выключатели.

    Без конденсаторов С1 и С2 время срабатывания не превышает одного полупериода напряжения сети, но возможны ложные срабатывания. Так как с конденсаторами С1 и С2 снижается быстродействие устройства, можно сделать и однополупериодную схему с одним тиристором (VS1), удалив VS2, С2, VD1, VD2 и VD6, что я и сделал для простоты.

    Схема собрана навесным монтажём в пластмассовом корпусе от какого-то сетевого адаптера. Светодиод показывает, что устройство защиты от перенапряжения включенно в сеть. Включается устройство в любую разетку сети. Аппарат работает несколько лет, собрано их пять штук. Проблем с перенапряжением с тех пор ни у кого не было. Симисторы используем любые мощные на большой рабочий ток, другой вариант защитного устройства смотрите здесь.

    Устройство защиты от перенапряжения

    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 электрической дуги. 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 перекосу фаз, 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 блоки бесперебойного питания, 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 УЗИП – устройством защиты от импульсных перенапряжений. 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.

    1.

    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.

    2.

    Если же УЗИП устанавливается на столбе, то нецелесообразно применять дифференциальные устройства 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.

    3.

    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.

    Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. 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.

    Автомат защиты от перенапряжения для сети 220В

    Не секрет, что сетевое напряжение порою «скачет» столь высоко, что не всякий электро- или радиоприбор его выдерживает. Отсюда и растущие горы аппаратуры в мастерских. Причем замечено, что особая зона нестабильности напряжения — сельская местность.

    Можно воспользоваться электронной автоматикой, скажем, в виде предлагаемого устройства защиты, «срабатывающего» при повышении сетевого напряжения более допустимого (либо установленного владельцем для данного прибора) и отключающего нагрузку от сети до тех пор, пока напряжение не опустится до безопасного.

    Принципиальная схема

    Схема автомата приведена на рисунке 1. Он содержит выпрямитель-стабилизатор на деталях С4, VD4. VD7, СЗ, пороговый элемент на динисторе VS1, электронный ключ на транзисторах VT1, VT2 и исполнительный элемент на электромагнитном реле К1. Работает устройство так.

    В дежурном режиме, когда сетевое напряжение не превышает допустимого значения, динистор закрыт, конденсатор С2 разряжен, транзистор VT1 открыт. Поскольку напряжение на стоке полевого транзистора мало, транзистор VT2 закрыт, реле К1 обесточено — через его контакты К 1.1 нагрузка включена в сеть (через розетку XS1).

    Как только сетевое напряжение повысится до определенного значения, возрастет и постоянное напряжение на конденсаторе С1 — оно станет достаточным для пробоя динистора.

    Конденсатор С1 разряжается и подзаряжает конденсатор С2. Но в какой-то момент тока через динистор оказывается недостаточно для удержания динистора в открытом состоянии. Конденсатор С1 начинает заряжаться и как только напряжение на нем достигнет напряжений пробоя динистора, процесс повторится.

    При этом конденсатор С2 подзаряжается до напряжения, ограниченного напряжением стабилизации стабилитрона VD2. Но транзистор VT1 в этом случае окажется закрытым, a VT2 — открытым. Сработает реле и контактами К 1.1 отключит нагрузку от сети.

    Если этот режим работы автомата необходимо индицировать, последовательно с обмоткой реле можно включить светодиод HL1 (показан на схеме штриховой линией) — АЛ307Б или аналогичный. Рабочий ток реле не должен превышать прямого тока светодиода, иначе параллельно светодиоду придется включить резистор соответствующего сопротивления.

    После того как сетевое напряжение уменьшится до допустимого уровня, динистор перестанет открываться, конденсатор С2 за несколько секунд разрядится, транзистор VT1 откроется, a VD2 закроется. Реле обесточится и контактами К1.1 подключит нагрузку к сети. Для повышения помехоустойчивости в характеристику устройства введен гистерезис — оно срабатывает при одном напряжении, а возвращается в исходное состояние при меньшем на 10. 20 В. Это достигается тем, что при срабатывании устройства резистор R5 замыкается и напряжение на динисторе увеличивается. Поэтому для возвращения устройства в исходное состояние сетевое напряжение должно снизиться на величину падения напряжения на резисторе R5.

    Рис. 1. Принципиальная схема защиты от перенапряжения по сети 220В.

    Резистор R6 служит для ограничения тока зарядки конденсатора С4 при первом включении устройства.

    Детали и печатная плата

    Детали автомата, кроме реле и светодиода (если его решили ввести), размещают на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на установку конденсаторов МБМ (CI), К50-24 (С2, СЗ), МБГО (С4), резисторов СПО, СП4 (R1), МЛТ-0,5 (R2), MJlT-0,125 (остальные).

    Кроме указанных на схеме, подойдут VD1, VD6, VD7 — Д226Б или аналогичные; VD2 — КС168А, Д814А; VD3 — любой выпрямительный; VD4, VD5 — Д814В. Д814Д; VS1 — КН102Ж, КН102И; VT1 — КП303Г. КП303Е; VT2 -КТ315В. КТ315И.

    Реле К1 должно быть с током срабатывания не более 15 мА, в зависимости от его напряжения срабатывания следует выбирать стабилитроны VD4 и VD5.

    Рис. 2. Печатная плата сдля схемы зажиты от перенапряжения в сети 220В.

    Так, если напряжение срабатывания реле составляет 15 В, суммарное напряжение стабилизации стабилитронов должно быть на 5. 6 В больше. На такое же напряжение (или большее) должен быть рассчитан конденсатор СЗ. Конечно, контакты реле должны обеспечивать коммутацию подключаемой нагрузки.

    Автор использовал реле РКМ1 (паспорт РС4.503.835) с включенными последовательно обмотками. Можно применить реле и с большим током срабатывания, но в этом случае необходимо увеличить емкость конденсатора С4.

    Налаживание

    Собранный автомат регулируют так. Установив на его входе с помощью JIATPa напряжение, соответствующее максимальному рабочему для данного прибора, и переместив движок резистора R1 в верхнее по схеме положение (автомат сработает), плавно перемещают движок резистора R1 вниз до тех пор, пока реле не обесточится.

    Далее подбором резистора R5 добиваются нужного гистерезиса, т.е. разности напряжения сети, при котором проис ходит срабатывание автомата и его возвращение в исходное состояние.

    Схема подключения УЗИП для защиты частного дома и квартиры

    Природа непредсказуема. И это знает каждый из благоразумных граждан. Именно поэтому многие решают установить в своем частном доме дополнительную защиту от перенапряжения. А это весьма опасный фактор, который обычно сказывается на всей электронике в вашем доме. По воле рока страдает практически всё: начиная от холодильника и заканчивая компьютерными блоками питания и материнскими платами.

    Самое интересное то, что защититься от ненастья можно, если заранее предусмотреть установку в распределительном щитке специального устройства, которое в экстренной ситуации замкнет цепь защемления по наименьшему пути, обеспечив таким образом прохождение тока по пути наименьшего сопротивления.

    Возможные повреждения из-за молний

    Величина напряжения молнии измеряется даже не тысячами, а десятками и сотнями тысяч Вольт. И пусть помеха имеет в прямом смысле слова молниеносный характер, но даже за доли секунд она успевает повредить многие внутренние элементы техники, выводя ее из строя. В холодильниках обычно сгорает компрессор, в импульсных блоках питания выгорает первичная цепь преобразования напряжений, и так далее.

    Но на этом беда не окончится, потому что выход из строя электронной техники, а в данном случае она просто сгорает, может привести к реальному возгоранию и, как следствие, к пожару. И, к сожалению, только в этот момент хозяин частного дома осознает, что был неправ, когда при монтаже распределительного щитка решил сэкономить на установке УЗИП для частного дома.

    Типы импульсов

    Перенапряжение — это общее понятие, которое характеризует аварийное состояние цепи в момент его генерации. Но характер и причины его возникновения могут быть различными:

    1. Для молнии характерен иглообразный импульс, который сначала медленно нарастает, заряжая линию, а потом резко пробивает ее насквозь, так как ее мощность в разы больше, чем у проводников. Форма импульса измеряется в кВ/мкс. То есть, если она попадает в воздушную линию, и частный дом от нее подключен, то форма будет выражена как 10/350 или 10 кВ амплитудой и 350 мкс длительностью.
    2. Неисправности в цепях, вызванные коммутационными процессами. Нередко причиной генерации мощного высоковольтного импульса является авария на станции или переключение с одного генератора на другой. В этот момент во вторичной сети из-за потребления большой мощности также возникает достаточно мощный импульс. Он имеет более пологую форму, но с несколько меньшей амплитудой игл.

    В обоих случаях может быть нанесен равносильный вред, поэтому для защиты частного дома или квартиры рекомендуется использовать те же УЗИП.

    Первичные средства защиты

    Установка УЗИП в частном доме — это только часть мероприятий, которые действительно спасут вас от непредвиденного пожара или сгоревшего блока питания. Первым делом необходимо предусмотреть так называемые первичные средства защиты от удара молнией. И они заключаются в следующем:

    • Обустройства внешнего контура заземления по периметру здания. То есть необходимо вокруг строения закопать шину защитного заземления и замкнуть ее в квадрат.
    • К шине необходимо подключить молниеотводы, расположенные по углам здания. Это необходимо для того, чтобы увеличить мощность проходной шины и не допустить ее перегрев на местах сварки или утончения.
    • На крыше установить громоотвод. При этом, если она имеет значительные габариты, их необходимо установить несколько.
    • Особенно нужно позаботиться о защитном контуре заземления и молниеотводах в домах и строениях с металлической кровлей. Потому что именно на нее придется удар, который может вызвать короткое замыкание в проводке под козырьком, если, например, там расположен фонарь или осуществлен ввод.

    Но, кроме фактора удара самой молнией, важно учесть всевозможные пути проникновения импульсных помех внутрь здания. А их может быть много, и к ним относятся:

    1. Сеть ввода 220/380 В при ударе молнии в элементы внешней защиты.
    2. Через сеть в случае удара в воздушную линию. Скачок напряжения в линии также может произойти в момент коммутации высоковольтных устройств на подстанциях.
    3. Кабельное ТВ или эфирная антенна. По ней высоковольтный импульс проникает в ТВ-приемник, который с высокой вероятностью выходит из строя.
    4. Сеть Интернет. Довольно часто недалеко от телефонной линии или коммутатора ударившая молния перерастает в высоковольтный и очень мощный импульс, который попадает на сетевой порт ПК и выпаливает его напрочь.
    5. Также местами проникновения высоковольтного импульса могут стать другие слаботочные линии, которые подводятся к внутренним устройствам приема и обработки данных.

    Все это может стать причиной не только временного выхода из строя оборудования, но и возникновения пожара, который явно принесет массу дополнительных проблем. Чтобы предотвратить все вышеперечисленные неприятности, необходимо каждую из линий и устройств надежно экранировать, подключать к общему контуру заземления, а во время молний и вовсе отключать их от сети.

    Чаще сделать это невозможно по той простой причине, что вас может не оказать дома в роковой момент. А погода, само собой, ждать не будет. Поэтому намного удобнее и практичнее использовать дополнительные элементы защиты низковольтных сетей.

    Способы защиты сетей низковольтного питания

    Для каждого типа УЗИП схема подключения будет своя, поэтому рассмотрим несколько способов защиты низковольтных сетей от импульсных помех. Но лучше всего применять их все в комплексе, так как погода непредсказуема, и удар молнии может произойти в любое место или устройство. Различают следующие системы защиты от импульсных перенапряжений в результате удара молний:

    Система внешней молниезащиты

    В случае удара молнии в этот элемент защиты необходимо принимать во внимание максимально возможный ток, который будет протекать по компонентам. В данном случае величина тока, протекающего через защитное устройство, установленное в доме, будет равна 100 кА. Импульс будет иметь вытянутую форму длительностью до 350 мкс. Чтобы он не причинил много бед, его необходимо отвести по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, в щитке потребуется установить специальное устройство.

    Справиться с энергией такой величины сможет только комбинированный компонент УЗИП, относящийся к классу 1+2+3. Он обладает достаточной мощностью и скоростью срабатывания, чтобы защитить от перенапряжения потребителей в эквиваленте потребляемой ими мощности до 20 кВт.

    Напомним. На практике применяется несколько схем подключения заземления: TN — C — S и TT. В зависимости от этого фактора следует выбирать и тип устройства защиты от импульсных помех. Первая представляет собой разделенное заземление, то есть в ней PEN проводник в определенном месте разделяется на два и далее отправляется к нагрузке. Разделение выполняется на ВРУ. То есть в щитке должны быть установлены две отдельных шины: нулевая и шина заземления PE.

    Между ними имеется перемычка. Сделано это из тех соображений, что УЗИП успевает своевременно отключить нагрузку, а в случае возникновения пробоя на нулевом проводе от подстанции успевает выгореть перемычка между шинами. То есть, по сути, получается две защиты.

    Второй тип схемы подключения заземления заключается в следующем: все потребители глухо заземлены, как и нейтраль источника питания на подстанции.

    Также на практике используются и другие типы схем заземлений: С, C — S, S, I — T. Но в частных и многоквартирных жилых домах чаще применяются именно TN — C — S и T. T. Поэтому и рассматривать УЗИП будем только для этих случаев.

    Выбор УЗИП в соответствии со схемой подключения заземляющего проводника

    Вспомнив, какие бывают схему подключения контура заземления, можно определиться и с выбором УЗИП. Для первого варианта подойдет PowerPro BCD TNS 25/100. Для второго, соответственно, TT 25/100.

    Защита на ответвлении при ударе в воздушную линию

    Защита от перенапряжения в сети 380 вольт, как и 220 вольт, заключается в установке УЗИП не в распределительном щитке, а на ответвлении. То есть там, где воздушная линия расходится на ваш и соседский дом. Только в таком случае контур заземления состоит лишь в заземляющем периметре, без использования громоотводов.

    Также разместить УЗИП можно на вводе в здание или непосредственно на месте ответвления заземляющего проводника. Но в случае размещения защитного устройства ближе к источнику импульса, то есть на столбе в щитке, использовать УЗИП 3 класса нецелесообразно. Это связано с тем, что длинный проводник от столба может стать повторным генератором перенапряжения.

    В этом случае лучше применить УЗИП класса 1+2. Но если расстояние от столба со щитком до дома более 60 м, то в здании также должен быть предусмотрен второй УЗИП со 2 классом. Для более точного подбора устройства воспользуйтесь таблицей ниже:

    Похожие статьи:

    • Провода на свечи бмв е34 БМВ 5 (Е34). Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из центрального электрода, изолятора, корпуса и бокового электрода (электрода массы). Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор жестко связан с корпусом. Между […]
    • Белый и черный провода где плюс какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? можно определить с помощью […]
    • Электрические схемы микроволновых печей самсунг Электрические схемы микроволновых печей Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера. Силовая часть […]
    • Отличие провода пунп от ввг Чем отличается ВВГ от ПУНП? Чем отличается ВВГ от ПУНП? Вроде сечение одинаковое, изоляция двойная. Можно ли проводку делать ПУНПом, если она заштукатуривается? Сырьём для ПВХ, методикой испытаний. Этот кабель выпускается по ГОСТ, а […]
    • Физик заземление Физика для Детей: З - значит Заземление (6 выпуск) 8 комментариев это скорее для даунов, чтоле -_- смотреть вообще не приятно Чувырла уж прям вполне отталкивающая Глупо как-то рассказано. Да и татух у ведущей нет и в носу без кольца. А […]
    • Гибкие провода гост ПВС 4х4 провод гибкий ГОСТ ПВС-это гибкий провод с медными многопроволочными скрученными жилами в ПВХ изоляции и ПВХ оболочке. ПО последней букве в маркировке "С"-что обозначает соединительный, ясно что кабель в основном используется для […]