Устройство защиты от скачков напряжения

Технические параметры

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.

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

Как и у любого другого устройства, у ОПН имеется основная характеристика, которая определяет его работоспособность и качество. В данном случае таким показателем стала величина рабочего напряжения, которое может подводиться к клеммам устройства без какого-либо ограничения в плане времени.

Имеется еще одна характеристика — ток проводимости. Это значение тока, который проходит через прибор под воздействием напряжения. Измерить данный показатель можно лишь в условиях реального использования устройства. Основными числовыми показателями данного параметра являются емкость и активность. Общий показатель этой характеристики может достигать нескольких сотен микроампер. По полученному значению этой характеристики оценивается работоспособность ограничителя перенапряжений.

Принцип работы защитных устройств

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

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

Устройство защиты от скачков напряжения

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно.

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

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

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

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

Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.

Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.

Устройство защиты от скачков напряжения

Решать проблему скачков напряжения в сетях помогают специальные устройства — реле контроля напряжения. Принцип действия таких реле достаточно прост, есть «электронный блок», который следит, чтобы напряжение находилось в заданных уставками пределах и при отклонениях сигнализирует расцепителю (силовой части), который отключает сеть.

Реле контроля напряжения бывают однофазные и трехфазные. Однофазные реле напряжения отключают одну фазу, а трехфазные — одновременно все три фазы. При трехфазном подключении в быту, следует применять однофазные реле напряжение, чтобы колебания напряжения на одной фазе, не привели к отключению других фаз. Трехфазные реле напряжения используют для защиты двигателей и других трехфазных потребителей.

Я разделяю приборы защиты от перенапряжений на три типа: УЗМ-51М от «Меандра», Zubr от «Электроникс» и все остальные. Никому ничего не навязываю — это мое личное мнение.

Реле напряжения Zubr (Rbuz)

Данное устройство предназначено для защиты от перепадов напряжения (отгорания нуля). Производят ЗУБР в Донецке.

Отмечу особенности этого реле напряжения.

Индикация напряжения на устройстве — показывает значение напряжения в реальном времени. Это достаточно удобно и необходимо для оценки ситуации с напряжением в сети. Погрешность показаний низкая, разница относительно высокоточного мультиметра Fluke 87 всего 1-2 Вольта.

Реле напряжения Zubr выпускают на различные номинальные токи: 25, 32, 40, 50 и 63А. Устройство при номинальном токе на 63А выдерживает в течение 10 минут ток 80А.

Верхнее значение по напряжению выставляется от 220 до 280 В с шагом 1 Вольт, нижнее — от 120 до 210 В. Время повторного включения от 3 до 600 сек., с шагом 3 секунды.

Я выставляю на реле напряжения Zubr, максимальное (верхнее) значение по напряжению 250 Вольт, а нижнее значение — 190 Вольт.

У приборов с индексом t в названии, например Zubr D63t, есть термозащита от внутреннего перегрева.  Т.е. при увеличении температуры самого прибора до 80 градусов (например из-за нагрева контактов) — он отключается.

Реле напряжения Zubr занимает 3 модуля или 53 мм  на дин-рейке и бывают только однофазными.

В паспорте и приведенных схемах подключения реле напряжения Зубр, не сказано про ограничения по току, но в старой документации, ранее указывалось, что не более 0,75 от номинального.

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.

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.

Если говорить об обычных средствах защиты, то их конструктивное исполнение несколько хуже, чем у ОПН. При обычном исполнении устанавливаются карборундовые резисторы. Дополнительной конструкцией являются искровые промежутки, которые соединены между собой последовательным образом.

В ограничителях импульсных перенапряжений же имеются такие элементы, как нелинейные транзисторы. Основой для этих элементов стал оксид цинка. Таких деталей имеется несколько, и все они объединяются в одну колонку, которая помещается в специальный корпус из такого материала, как фарфор или полимер. Это обеспечивает полностью безопасное использование таких устройств, а также надежно защищает их от любых внешних воздействий.

Тут важно отметить, что основная особенность ограничителя перенапряжения — это конструкция оксидно-цинковых резисторов. Такое исполнение позволяет сильно расширить функции, которые может выполнять устройство.

Для того чтобы изготовить данное устройство, производители используют те же электротехнические и конструкторские методы, которые применяются в изготовлении других продуктов. Это наиболее заметно при осмотре размеров и материалов, использующихся для изготовления корпуса. Внешний вид также имеет некоторую схожесть с другими устройствами.

Имеется несколько требований, которые предъявляются именно к этому классу устройств. Корпус ОПН должен быть полностью защищен от прямого прикосновения человека. Должен быть полностью исключен риск того, что устройство загорится из-за возможных перегрузок. Если элемент выйдет из строя, то это не должно повлечь за собой короткого замыкания в линии.

Разновидности УЗИП

Эти аппараты могут иметь один или два ввода. Включение как одновводных, как и двухвводных устройств всегда производится параллельно цепи, защиту которой они обеспечивают. В соответствии с типом нелинейного элемента УЗИП подразделяются на:

  • Коммутирующие.
  • Ограничивающие (ограничитель сетевого напряжения).
  • Комбинированные.

Для коммутирующих устройств, находящихся в обычном рабочем режиме, характерно высокое сопротивление. Когда происходит резкое увеличение напряжения в электрической сети, сопротивление прибора мгновенно падает до минимального значения. Основой коммутирующих аппаратов защиты сети являются разрядники.

Ограничитель импульсных перенапряжений также характеризуется высоким сопротивлением, плавно снижающимся по ходу возрастания напряжения и повышения силы электротока. Постепенное снижение сопротивления – это отличительная черта ограничивающих УЗИП. Ограничитель сетевого перенапряжения (ОПН) имеет в своей конструкции варистор (так называется резистор, величина сопротивления которого находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения).

Когда параметр напряжения становится больше порогового значения, происходит резкое увеличение силы тока, проходящего через варистор. После сглаживания электрического импульса, вызванного коммутационной перегрузкой или ударом молнии, ограничитель сетевого напряжения (ОПН) возвращается в обычное состояние.

Комбинированные УЗИП

Устройства комбинированного типа сочетают в себе возможности коммутационных и ограничивающих аппаратов. Они могут как коммутировать разность потенциалов, так и ограничивать ее возрастание. При необходимости комбинированные приборы могут выполнять одновременно обе этих задачи.

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).

Схема подлючения реле напряжения с контактором

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов.

Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

В настоящее время, производители уверяют, что реле  можно подключать по номиналу. Если номинал Зубра меньше номинала вводного автомата, тогда нужно применять в схеме подключения реле напряжения — контактор.

Технический паспорт Zubr D63t

Гарантию на реленапряжения Zubr производитель дает целых 5 лет! Имеет очень хорошие отзывы от коллег — форумчан. И также, как у Меандра на форуме МастерСити есть представитель Zubra, который не боится общаться публично. И кстати, показательно на примере УЗМ и Зубра, что представители производителей качественной продукции не боятся общаться на форумах.

Рассчитаны РН-111 на небольшие токи до 16А или мощность до 3,5 кВт, но для подключения более высокой нагрузки, РН-111 можно включать совместно с контакторами (магнитными пускателями).

Ограничитель перенапряжения принципы подбора устройства защиты от скачков напряжения

Это значительно увеличивает стоимость, так как хороший контактор сейчас будет стоить около 4-5 тыс. рублей, понадобится бОльшее количество модулей в щитке, а также автомат для защиты катушки контактора. Вышеуказанная схема подключения реле напряжения с контактором для РН-111, справедлива для любого другого реле с учетом особенностей его схемы.

Руководство по эксплуатации реле напряжения РН-111

Руководство по эксплуатации реле напряжения РН-111М

Реле РН-113 уже более улучшенное относительно РН-111, диапазоны по напряжению и время АПВ такие же, как у РН-111, но максимальный ток на который можно включать РН-113 до 32А или если по мощности до 7 кВт.

Но я бы не стал этого делать, так как контакты у РН-113 достаточно слабые для провода сечением 6 мм2, а именно такое сечение необходимо для подключения на 32А.

Надежнее РН-113 также подключать с контакторами, без контакторов максимум на 25А. Я не использую в своих щитах реле напряжения от Новатек, поэтому фото позаимствовал у одного из электромонтажников с форума Avs1753.

Смотрится, конечно, красиво, но такое подключение занимает на 3-4 модуля больше и раза в два дороже по стоимости, чем если бы применили УЗМ-51М или Zubr.

А вот, что бывает, с РН-113, если его подключить без контакторов на 32А.

Руководство по эксплуатации реле напряжения РН-113

К сожалению какой-либо информации об испытаниях, как у УЗМ-51М и Зубра я не нашел на форумах.

Реле напряжения ТМ DigiTop

Также как и Зубр, данные реле выпускают в Донецке. Производитель выпускает несколько серий приборов с защитой от скачков напряжения.

Реле напряжения серии V-protektor предназначено только для защиты от перепадов напряжения. Выпускается на номинальные токи 16, 20, 32, 40, 50, 63 А в однофазном исполнении, имеет встроенную термозащиту от перегрева, срабатывающую при 100 градусах. Верхний порог срабатывания от 210 до 270 В, нижний — от 120 до 200 В.

На однофазное реле напряжения Protektor гарантия 5 лет, на трехфазное реле только 2 года.

Руководство по эксплуатации реле напряжения V-protektor

Руководство по эксплуатации реле напряжения V-protektor 380

Диджитоп выпускает и совмещенное в одном устройстве реле напряжения и реле тока VA-protektor. Помимо защиты от перенапряжений, прибор обеспечивает и ограничение по току (мощности). Выпускают на номинальные токи 32, 40, 50 и 63 А. Все параметры по напряжению такие же, как и у V-protektor. По номинальному и максимальному току VA контролирует нагрузку и при превышении номинального отключает сеть через 10 мин., а максимального — через 0,04 сек. На дисплее прибора отображается и напряжение и ток. Гарантия на VA-protektor 2 года.

Руководство по эксплуатации реле напряжения и контроля тока VA-protektor

Ну и самый продвинутый из серии реле напряжений от ТМ DigiTop — многофункциональное реле МР-63. Собственно всё тоже самое, как и у предыдущего VA-protektor, только МР-63 показывает помимо тока и напряжения, еще и активную мощность.

Руководство по эксплуатации многофункциональное реле МР-63

Данное реле МР-63 и V-protektor проходили независимые испытания форумчан, отзывы средние.

Я постарался охватить в своей статье, наиболее распространенные устройства защиты от перепадов напряжения. Конечно, есть еще производители приборов для подобного рода защит, но информации об их применении очень мало.

Спасибо за внимание.

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.

Реле напряжения РН-111, РН-111М, РН-113 от Новатек

Данные реле напряжения производятся у нас в России. Как видно из заголовка у Новатека можно приобрести три типа реле напряжения.

РН-111 и РН-111М по параметрам практически одно и тоже устройство, главное различие у них в том, что у реле РН-111М есть индикация напряжения, а у РН-111 ее нет.

Верхний предел напряжения от 230 до 280 В, нижний — от 160 до 220 В. Время автоматического повторного включения от 5 до 900 сек. Гарантия на эти реле 3 года.

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.

Какими устройствами обеспечивается защита сети от перенапряжения?

Перепады напряжения в электрической сети возникают из-за влияния различных факторов. Например, внешних: молния, нештатные ситуации на линиях или оборудовании энергопотребляющих компаний. А также внутренних: подключение неисправных или особо мощных приборов, нарушение целостности проводки .

Перепады напряжения бывают разными. Для скачков, вызванных коммутационными нагрузками и перекосом фаз, применяется один тип устройств, а для импульсного сигнала, измеряющегося в миллисекундах, другой тип. Существуют три прибора защиты:

  • реле контроля;
  • устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП);
  • стабилизатор.

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.

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 о том, что же такое УЗИП, каких типов бывают эти устройства и как они классифицируются, а также разобрались с тем, как производится их подключение к защищаемой цепи. Напоследок нужно сказать, что использование этого прибора, в отличие от УЗО, в линии электропитания частного дома обязательным не является.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Всё про бани
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector