Презентация по технологии «способы защиты электроприборов от скачков напряжения»

Типы стабилизаторов

Различают феррорезонансные, симисторные, релейные стабилизаторные электроприборы и сервоприводные стабилизаторы.

Феррорезонансные

В системе трансформатор-конденсатор использует эффект феррорезонанса. Выполняют стабилизацию параметров в выбранном диапазоне нагрузок. Малораспространенный тип из-за сложностей внедрения в бытовые системы электоснабжения и высокой стоимости.

Преимущества:

• точность срабатывания;
• длительный срок эксплуатации;
• быстродействие;
• надёжность работы.

Недостатки:

• громоздкость;
• искажение синусоидальности;
• малый диапазон нагрузок;
• невозможность работы в режиме ХХ и перегрузе.

Симисторные

Принцип действия – срабатывание сигнала по релейному типу. Разъединение цепи осуществляется симисторами.

Преимущества:

• при получении сигнала стабилизаторы способны к быстрому коммутированию;
• отсутствие шума;
• плавность регулировки.

Недостатки
:

• завышенная стоимость;
• ступенчатая регулировка.

Релейные

Используются для предохранения электроаппаратов малой мощности. Прибор включает в себя силовое реле и автотрансформатор. При изменении параметров внешней сети происходит срабатывание релейного элемента и переключение обмоток автотрансформатора.

Преимущества
:

быстродействие.

Недостатки
:

• ступенчатость регулировки;
• невысокая точность срабатывания;
• искажение синусоидальности.

Сервоприводные

Устроены по схеме реостата. Электропривод при изменениях параметров электросети перемещает подвижные контакты на обмотке автотрансформатора до необходимого положения.

Преимущества:

• высокая чувствительность электроприбора к нарушению параметров сети;
• отсутствие синусоидальных искажений;
• плавность управления.

Недостатки
:

• низкая надёжность;
• медленное срабатывание электроники.

Автоматический стабилизатор напряжения

Причины и последствия перенапряжения

Сетевое перенапряжение может быть чревато поломкой дорогостоящих приборов. Есть несколько факторов, по которым величина напряжения в сети резко меняется:

Современные приборы, работающие от электросети, создаются с учётом возникновения небольшого перенапряжения. Если его величина не превосходит 1000 В, то благодаря встроенной защите поломки не случаются
. Но в случаях когда перепад превышает установленную норму, наступает короткое замыкание, проявляющееся в перегреве проводов, пробоях изоляционной оболочки, появлению искр. Подобная ситуация весьма опасна для человека.

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.

Приборы защиты от импульсных перенапряжений

Используются для защиты приборов. Состоят из сменного индикатора и тепловой защиты. Применяются для предотвращения всплесков, вызванных: грозой, работой трансформатора, коротким замыканием. Импульсы, вызванные молнией, достигают десятки киловольт с длительностью сотой части микросекунд. Именно для предотвращения такого рода всплесков и нужны быстродействующие приборы, такие как УЗИП.

Принцип работы и характеристики

Действие устройства основано на использовании варистора, обладающего нелинейной вольт-амперной характеристикой, то есть на изменении его проводимости. Изделия комплектуются сменными варисторными модулями с индикаторами состояния, отображающими износ элемента.

Недостатком УЗИП является то, что после того, как они срабатывают один раз, им понадобится некоторое время, чтобы вернуться в рабочее состояние. Это не позволяет защищать устройства при многократном повторении всплесков сигнала в течение короткого времени. При защите используют три класса устройств:

1. Класс 1. Защищает от прямых попаданий ударов молний. Монтируются на входе в дом. Характеризуются импульсным сигналом с амплитудой волны 25—100 кА и длительностью фронта 350 мкс.
2. Класс 2. Защищает от перенапряжений из-за переходных процессов в электросетях. Характеристики импульсного сигнала соответствуют амплитуде 15—20 кА и длительности 20 мкс. Именно они имеют в своём составе сменные индикаторы. Общепринято, что зелёный соответствует рабочему состоянию, а при его смене на оранжевый цвет требуется замена.
3. Класс 3. Применяется для домов уже с имеющейся системой молниезащиты, а также с воздушным подводом электролинии. Устанавливаются вблизи защищаемого оборудования и характеризуются параметрами волны 1,2/50 мкс.

При использовании защите всех трех ступеней одновременно к расположению УЗИП, предъявляются требования в удалении друг от друга. Устройство первого класса располагается от второго на расстоянии не менее 15 метров, между приборами второго и третьего классов промежуток должен составлять пять метров. Если требуемую длину выдержать невозможно, дополнительно в линию включается согласующее устройство. Оно представляет собой активно-индуктивную нагрузку, равную сопротивлению провода. Соблюдение этих требований позволит правильно реагировать устройствам защиты на изменения в сети. УЗИП характеризуются такими параметрами:

• Номинальное рабочее напряжение. Это величина напряжения, на которое они рассчитаны при нормальных условиях работы, единица измерения вольт (В).
• Время срабатывания. Характеризует скорость реакции на всплеск уровня сигнала, в среднем составляет 50 нс.
• Максимальный разрядный ток. Определяется классом устройства.
• Рабочий диапазон температур. Характеризуется температурой, при которой обеспечивается правильная работа устройства, среднее значение от -40°C до +80°C.
• Уровень защиты по напряжению, единица измерения киловольт (кВ).
• Класс защиты. Не ниже IP 20.
• Количество полюсов. Выпускаются от одного до четырёх.
• Способ монтажа. Предназначены для установки на din-рейку.

https://youtube.com/watch?v=RSNZemhfXpk

Причины скачков напряжения

Существует много причин природного, аварийного и техногенного характера для скачков напряжения в электросетях

Основными провоцирующими факторами для перепадов напряжения в сети являются:

• Одномоментная нагрузка от нескольких мощных приборов. Чаще это происходит зимой, когда жильцы многоквартирного дома или поселка подключают электро-конвекторы.
• Плохое качество электрического оборудования или монтаж проводки/разводки с ошибками.
• Погодные условия — шквальный ветер, гром, гроза, молнии.
• Неправильная эксплуатация электроприборов.
• Проведение сварочных работ при условии подключения аппарата к сети дома.

Во всех приведенных случаях могут наблюдаться как скачки напряжения, так и его падение.

Устройства для решения проблемы

В современном мире существует множество различных устройств для защиты от перенапряжения в сети, которые несложно подключить своими руками. Изделия могут эффективно справляться не только с перепадами напряжения, но и со сверхтоками, которые также губительно влияют на домашнюю проводку.

Среди наиболее полезных для применения в доме и квартире выделяют:

1. Стабилизатор. Является своего рода предохранителем, который контролирует напряжение в сети и в случае его предельно допустимого отклонения, отключает электричество в доме. К примеру, на своем опыте могут сказать, что стабилизатор не раз спасал нашу бытовую технику от перепадов, вызванных сварочными работами, проходящими вблизи. Устройства имеют диапазон от 150 В и до 240 В (как пример). Как только значение выйдет из данного диапазона, аппарат выключится. В то же время, когда все стабилизируется, устройство защиты снова включится. О том, как подключить стабилизатор напряжения. мы рассказывали в соответствующей статье!
2. Реле. Вы наверняка не раз сталкивались с данными устройствами, которые являются миниатюрной версией стабилизатора. Чаще всего реле напряжения используется для защиты от перенапряжения одного определенного агрегата, к примеру, компьютера. Работает по такой же схеме, как и предыдущий вариант. Может быть представлен в виде электрической вилки (к примеру, ЗУБР), удлинителя и отдельного аппарата (всем известный Барьер), которое крепится на DIN-рейку щита. О том, как выбрать реле напряжения мы рассказывали в отдельной статье.
3. Устройство защитного отключения. Широко применяется для защиты сети в домашних условиях, что вызвано высоким качеством работы и небольшой стоимостью. УЗО должно работать в паре со специальным датчиком ДПН, который будет подавать сигнал на отключение, если обнаружит перенапряжение в сети. Вместо этого можно использовать альтернативный вариант для защиты дома — устройство защиты многофункциональное. О том, как работает УЗМ-51М и как его подключить, мы рассказали в отдельной статье.
4. Источник бесперебойного питания. Опять-таки, на своем опыте подтвержу его эффективность. Более десяти раз ИБП спасал мой компьютер от резкого выключения при срабатывании стабилизатора. «Бесперебойник» имеет небольшую стоимость, поэтому купить такой вариант защиты от перенапряжения при наличии ПК крайне необходимо.
5. УЗИП. От импульсных напряжений (возникают во время грозы и могут вывести технику из строя) можно защититься, установив в доме УЗИП. Данный аппарат является достаточно популярным на сегодняшний день и широко применяется как в быту, так и на производстве. Более подробно о том, что такое УЗИП и как он работает, мы рассказали в отдельной статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться. Следует отметить, что УЗИП могут также называть модульными ограничителями перенапряжения (ОПН).

Купив все эти устройства для защиты от перенапряжения в сети 220 и 380 Вольт можно не беспокоиться о том, что пострадает бытовая техника, электропроводка и главное – Ваша жизнь в опасной ситуации.

Видео пример срабатывания ДПН и УЗО

Основные виды АПФ

В современных сетях нашей страны наиболее распространены модели переключателей PF 431 и PF 451. Рассмотрим их более подробно.

PF 431

Этот прибор обеспечивает надежную защиту бытовой аппаратуры от скачков напряжения на фазных жилах. Он может устанавливаться вместе с кондиционерами, холодильниками и морозильными камерами, компьютерами, системами сигнализации и видеонаблюдения и другой аппаратурой, которая должна непрерывно снабжаться электроэнергией.

Устройство работает по следующему принципу. Ко входу АПФ подключается трехфазное напряжение, к выходу – однофазная сеть с параметрами 220В, 50Гц. Прибор осуществляет контроль выходной разности потенциалов, и если она выходит за установленные пределы, подключает линию к фазной жиле, параметры которой соответствуют норме. При этом контроль за приоритетным проводником, которым для этой модели является L3, не прекращается.

Когда напряжение на ней нормализуется, происходит обратное подключение. Если разность потенциалов на L3 стабильна, переподключения питания на резервные фазы происходить не будет.

PF 451

Это устройство предназначено для обеспечения стабильности питания однофазных линий. Оно используется с различной бытовой аппаратурой, как и PF 431, и работает по аналогичному принципу, который незачем описывать повторно. Основная разница между ними заключается в том, что у PF 451 приоритетная фаза отсутствует. Поэтому для подключения всегда выбирается линия с оптимальными показателями напряжения.

Принцип работы и монтаж электроцепи на основе переключателя фаз на видео:

Параметры установки АПФ

Для моделей этих устройств характерны нижеперечисленные установочные параметры:

Предельное напряжение (верхнее и нижнее)

Показатель максимального напряжения наиболее значим, и важно правильно его подобрать, не ошибившись при настройке. Если он слишком низок, то прибор будет постоянно срабатывать, а если подобранное значение слишком велико – неизбежен перегрев внутренней проводки, что может привести к пожару.
Приоритетная фаза АПФ

Если перепады напряжения на ней отсутствуют, аппарат не будет переключаться на другие линии. При перепадах питание линии будет переключено на другой проводник, но вместе с тем аппарат продолжит контролировать приоритетную жилу. Когда разность потенциалов на ней нормализуется, нагрузка переключится обратно.
Время включения. Этим термином обозначается период задержки после исчезновения напряжения на всех токоведущих проводниках. По истечении его устройство вновь попытается включить питание.

Время возврата. Это интервал после переключения питания с приоритетной жилы на резервную, по истечении которого прибор произведет проверку основной фазы, и если ее параметры будут в норме, переключит снабжение линии электроэнергией на нее. Если приоритетный проводник не готов к подключению нагрузки, повторная проверка будет произведена через тот же временной промежуток.

Общие настройки трехфазного реле

Чтобы реле контроля напряжения 3-фазное работало, нужно осуществить некоторые настройки. После подключения прибора к электрической цепи к нему подают питание, и на дисплее появляется информация:

• Если изображение на дисплее мигает, это говорит об отсутствии напряжения.
• Появление черточек обозначает нарушение чередования фаз или отсутствие одной.
• При длительном мигании дисплея следует заподозрить отсутствие подключения контактора.

Настроить трехфазное реле контроля напряжения можно двумя встроенными кнопками, на них изображены треугольники. Они размещаются с правой стороны устройства:  верхняя кнопка с треугольником вверх, а нижняя – вниз. Чтобы получить максимальный предел отключения, нужно нажать на верхнюю кнопку. Она задерживается на несколько секунд. После этого в центральном экране появляется цифра с отображением заводского уровня. Кнопку нужно нажимать до тех пор, пока не появится нужное значение. После настроек в течение десяти минут прибор будет автоматически запрограммирован.

Как выставить время повторного отключения

С правой стороны дисплея находится кнопка управления с нарисованными часами. Ее нужно нажать и держать, пока не появится заводское значение. Временной интервал составляет 15 секунд. Это значит, что после нормализации напряжения прибор вновь включит электроэнергию через этот отрезок времени.

Показатели можно уменьшить. Достаточно нескольких нажатий на верхнюю или нижнюю кнопку, чтобы появились необходимые параметры.

Как провести настройку перекоса фазы

Для настройки необходимо одновременно нажать на обе треугольные кнопки. После этого на дисплее можно увидеть 50В. Это значит, что питание в сеть не будет подаваться, когда перекос фаз достигнет этого значения. Чтобы уменьшить или увеличить параметр, нужно выставить время одной из кнопок.

Устройство защиты от перенапряжения в квартире: стабилизатор

Для того, чтобы обеспечить равномерную подачу напряжения к определенному прибору или линии в квартире или доме, используют специальные устройства (стабилизаторы напряжения). В настоящее время, существует несколько видов стабилизаторов.

Виды стабилизаторов:

• Магниторезонансные;
• Ступенчатые или дискретные;
• Электромеханические.

Стабилизаторы напряжения, удобно применять в нескольких случаях: дом находится в частном секторе, а электричество подается от подстанции старого образца. По каким – либо причинам, нет необходимости выполнять электромонтажные работы.

Магниторезонансные стабилизаторы, являются самыми старыми образцами. Работа данных трансформаторов основывается на электромагнитном насыщении сердечника или дросселя. Стоит отметить, что достойным вариантом их назвать трудно, так как эти приборы зачастую маломощные, сильно искажается синусоидальная кривая напряжения на выходе. По сравнению с другими образцами, данный вид очень шумен при работе и при частом превышении напряжения быстро выходит из строя.

Ступенчаты стабилизаторы, по своей сути гораздо надежнее магниторезонансных. Работа данных приборов происходит следующим образом: при помощи ключей, происходит переключение обмоток трансформатора, а выравнивание напряжения происходит ступенчато. Из – за того, что при работе данного трансформатора, напряжение выравнивается очень быстро, его удобно использовать для подключения холодильников, стиральных машин и других устройств и агрегатов оснащенными электродвигателями.

Регулировка напряжения в электромеханических трансформаторах происходит при перемещении щетки по обмотке устройства. Данный прибор, является самым практичным из всех представленных, так как напряжение выравнивается очень плавно, при работе отсутствуют помехи, и намного ровнее выходное напряжение.

Причины и последствия перенапряжения

Сетевое перенапряжение может быть чревато поломкой дорогостоящих приборов. Есть несколько факторов, по которым величина напряжения в сети резко меняется:

• Неверное соединение проводов в щите. Случается это чаще всего из-за банальной невнимательности. Если подлежащие соединению провода были перепутаны, это приведёт к возникновению скачка.
• Разрыв нулевого провода. Именно он отвечает за то, чтобы в сети было правильное ровное напряжение без перепадов. Его разрыв непременно повлечёт за собой сбой, при котором один участок электрической цепи получит 220 В, а другой — 380 В.
• Просчёт операторов. В процессе работы на подстанциях иногда специалисты производят несогласованное регулирование подаваемого тока.
• Электропитание от одной линии. Такие линии обладают заводом очень большой величины. Когда всё оборудование, подключённое к ней, одномоментно запускается, внутри сети происходит резкий подъём тока.
• Природные факторы. В первую очередь к таким факторам относится гроза. Разряд молнии, попадающий в линию электропередач, провоцирует импульсное напряжение, достигающее десятков тысяч вольт. Чтобы не нарушить работу электрических приборов в такой ситуации следует в обязательном порядке обесточивать их во время грозы либо заранее позаботиться об установке молниезащиты.

Современные приборы, работающие от электросети, создаются с учётом возникновения небольшого перенапряжения. Если его величина не превосходит 1000 В, то благодаря встроенной защите поломки не случаются. Но в случаях когда перепад превышает установленную норму, наступает короткое замыкание, проявляющееся в перегреве проводов, пробоях изоляционной оболочки, появлению искр. Подобная ситуация весьма опасна для человека.

Защита электроприборов с помощью стабилизатора напряжения

Электрический стабилизатор — это прибор, который поддерживает на выходе стабильное напряжение при его изменении на входе в допустимых пределах. Прибор может иметь различную мощность и обеспечивать стабильное электропитание всего дома, либо отдельных потребителей.

Стабилизатор прекрасно справляется с коррекцией медленно меняющегося пониженного или повышенного напряжения. В зависимости от принципа работы он компенсирует резкие скачки или импульсы перенапряжения в разной степени.

В современных агрегатах имеется функция отключения подачи питания, когда его уровень в сети принимает предельные значения. После возвращения входного напряжения к допустимой величине электроснабжение восстанавливается.

При этом прибор не защищает от грозового перенапряжения.

Из рассмотренных нами устройств стабилизатор является наиболее дорогим. Читайте статью

Перепады напряжения – неизбежность?

Наши жилые дома запитываются по трехфазной системе. К дому подходит четыре провода: три фазовых и один нулевой. Если замерить напряжение между любым фазовым и нулевым проводами, то всегда будет 220 В, если между двумя фазовыми проводами – всегда получим 380 В. В связи с тем, что состояние щитовых оставляет желать лучшего, когда нулевой провод отходит, остается то напряжение, которое есть между двумя фазами, то есть 380 В.

Обрыв нуля в трехфазной сети часто вводит в заблуждение: провод обрывается, а напряжение не исчезает, а наоборот, увеличивается. Это и есть причиной резких перепадов напряжения, точнее, скачков высокого напряжения, которые приводят к порче элекроприборов, электропроводки, а также риску пожара. Можно ли от этого защититься?

Существует ряд вариантов защиты от высокого напряжения и несколько причин, из которых мы рассмотрели только одну. Идеальным решением было бы обновить всю энергосистему не только в квартире, но и во всем доме. Однако в многоквартирных домах это проблематично, кроме того, помимо обрыва нулевого проводника, существуют и другие причины резкого скачка напряжения вверх:

• Удар молнии в линию электропередачи.
• Разрыв проводов от падения на линию электропередач дерева.
• Ошибки в настройке общего электрощитка.
• Одновременное включение или отключение большого количества электроприборов.

Не от каждого случая можно защититься превентивными мерами, поэтому применяют специальные устройства, которые реагируют на скачок и своевременно предотвращают тот вред, который может быть нанесен в результате скачка.

Альтернативный вариант — реле контроля напряжения в сети

Бюджетной альтернативой стабилизатору является реле контроля напряжения, которое выполняет оговоренную нами функцию отключения электропитания при выходе напряжения в сети за допустимые пределы. В зависимости от исполнения, устройство срабатывает при перенапряжении, либо контролирует и его нижний уровень.

Существуют модификации реле, которые восстанавливают питание автоматически при его возвращении к допустимым пределам, или это нужно делать вручную. Наиболее совершенные устройства предоставляют возможность установки уровней напряжения, при которых наступает отключение потребителей и времени задержки при возвращении питания. Например, холодильник нельзя включать в сеть повторно в течение пяти минут, чтобы не повредить компрессор. Именно такое значение можно задать на реле.

При этом реле не обеспечивает стабильное напряжение, не компенсирует импульсные скачки и не защищает от грозового перенапряжения. Иными словами, такой способ защиты подходит в ситуации, когда напряжение в сети нормальное, но возможны его редкие и значительные отклонения, в том числе, в результате аварии в сети электроснабжения.

Существуют варианты исполнения для защиты отдельных потребителей в виде удлинителя или моноблока с вилкой и розеткой. Эти устройства рассчитаны на ток нагрузки 6-16А. Аналогичные приборы в модульном исполнении монтируются на электрощите.

Реле модульного типа может иметь на выходе переключающую группу контактов, нормально разомкнутые контакты, а также две отдельные группы нормально разомкнутых или нормально замкнутых контактов. Это позволяет реализовать разные варианты управления питанием потребителей.

Электромонтаж реле напряжения модульного типа можно выполнить по вышеприведенной иллюстрации. В любом случае устройство подключается после входного автомата. Нулевой провод подсоединяется к клемме N, а провода фазы — к нормально разомкнутым контактам реле.

Для защиты более дорогого устройства его номинальный рабочий ток выбирается на ступень выше, чем значение, указанное на корпусе входного автомата. Например, если перед реле установлен автомат на 40А, выбирают прибор с номинальным значением 50А.

Если устройство с необходимым значением рабочего тока отсутствует, либо стоит слишком дорого, его можно заменить реле напряжения с минимальным параметром нагрузки. При этом к его выходу подключается контактор необходимой мощности или пускатель, который подает напряжение на потребители.

Электромонтаж реле напряжения в паре с контактором приведен на схеме. В данном примере собственно реле напряжения подключается также после входного автомата, счетчика и УЗО. Провод фазы с выходного контакта реле подключается к клемме управляющей обмотки контактора, а к ее второй клемме подсоединяется нулевой провод (выступающая часть корпуса). На выходные клеммы контактора (дальняя часть корпуса) сверху подаются фаза питания и ноль, а снизу подключаются провода фазы и нуля потребителей.

При наличии нормального уровня напряжения в сети реле контроля замыкает выходные контакты и подает питание на обмотку контактора. Он, в свою очередь, замыкает выходные контакты и подает питание потребителям. При отсутствии напряжения в сети или выходе его за допустимые пределы цепи последовательно разрываются и питание нагрузки отключается.

В ряде случаев удобно использовать несколько реле напряжения для разных типов потребителей. При этом для наиболее дорогих электронных потребителей, как, например, компьютеры, можно задать с помощью соответствующего реле допустимый диапазон входного питания в пределах 200-230В.

Бытовым электроприборам с электродвигателями, как, например, холодильник или стиральная машина, можно установить диапазон напряжения 185-235В. Потребители типа утюга, обогревателя или водонагревателя могут питаться напряжением 175-245В. Внутренние таймеры реле можно настроить на разное время задержки возобновления питания.