Устройства защиты от скачков напряжения сети 220в для дома

Работа электрических устройств, подключаемых к сети 220 вольт, рассчитана на это напряжение с допуском не более десяти процентов. Для электроприборов опасность представляет как пониженное, так и повышенное напряжение.

В первом случае происходит пробой полупроводниковых элементов, а во втором перегрев двигателей. Поэтому применение защиты от скачков напряжения для дома просто необходимо. Существует несколько решений организации защиты.

Виды защиты от перепадов в электросети

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.

Следует понимать, что если скачки напряжения присутствуют постоянно, то следует обратиться в энергопоставляющую компанию с целью измерения параметров линии и устранения причин, вызывающих перепады.

Реле контроля напряжения

Реле контроля используется как устройство защиты от скачков напряжения. Принцип работы устройства заключается в мониторинге величины напряжения на линии. В случае возникновения отклонений прибор отключает нагрузку от сети питания. Чаще всего подобные приспособления позволяют вручную задавать верхний и нижний порог срабатывания. Применение устройства оправданно в следующих случаях:

• существует вероятность возникновения короткого замыкания на линии;
• дом получает электроэнергию по длинным линиям, из-за чего напряжение может снизиться до низких показателей;
• в линию включаются мощные источники потребления энергии, из-за чего происходит перекос фаз.

Принцип действия и параметры

В качестве основного радиоэлемента используется специализированная микросхема, управляющая переключением контактов электромагнитного реле. Микросхема при включении прибора постоянно сравнивает входное напряжение со значением опорного. При выходе, за пределы которого подаётся сигнал на управляющие контакты реле, и оно размыкает линию. При вхождении величины входного напряжения в рабочий диапазон, контроллер заставляет реле переключиться в замкнутое положение, электроприборы начинают работать. Диапазон работы прибора контроля напряжения составляет от 100 до 400 вольт.

Основными характеристиками реле являются верхний и нижний порог срабатывания. Кроме этого, их различают по следующим параметрам:

1. Мощность. Зависит от суммарного пикового значения мощности потребителей, подключённых к прибору. Выбирается обычно на 15—20 процентов больше расчётного значения. Единицы измерения вольт-ампер (ВА).
2. Способ монтажа. По виду монтажа могут располагаться в щитке на din-рейке, включаться в розетку перед защищаемым прибором, выполняться в виде сетевых удлинителей.
3. Напряжение питания. Обозначает верхний и нижний предел, при котором устройство сохраняет свою работоспособность. Единица измерения вольт, в среднем составляет значение от 50 до 400 вольт.
4. Количество фаз. В зависимости от линии бывают однофазными и трёхфазными.
5. Индикация и дополнительные функции. В качестве индикации используются различного качества экраны или светодиоды. Дополнительно могут оснащаться беспроводным способом управления, функцией запоминания аварийных ситуаций, звуковой сигнализацией, сетевым фильтром.

Корпус устройства выполняется из негорючего материала и должен советовать классу защиты IP40. Из наиболее популярных компаний, производящих реле напряжения, выделяются: Zubr, V-protector, Novatek-Electro, DigiTOP, ADECS.

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.

Наиболее популярными производителями являются: Schneider Electric, ABB, Saltek, Legrand, IEK.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор (нормализатор) напряжения применяется для поддержания стабильного и качественного напряжения в сети. Его назначение — поддерживать выходной сигнал на уровне 220 вольт, независимо от его уровня на входе. Стабилизатор не улучшает форму сигнала, не исправляет синусоиду, а только корректирует величину напряжения. При этом стоит заметить, что к стабилизаторам, вносящим изменение в синусоиду входного сигнала из-за своей конструкции, подключать приборы содержащие электродвигатели нельзя, так как это приводит к их перегреву.

Виды и их параметры

Стабилизаторы выпускаются с точной регулировкой, но с медленным реагированием на изменение входного сигнала (электромеханические) или с высокой скоростью реакции, но с погрешностью при подстройке уровня сигнала. Перед тем как подобрать себе вид оптимального нормализатора, необходимо померить уровень сигнала в сети. Измерения проводятся в разное время суток на протяжении недели.

Таким образом, определяется требуемый диапазон работы, а при возможности нужно исследовать, насколько быстро изменяется величина напряжения, и вид стабилизатора. Если величина изменяется медленно, оптимальным будет электромеханический тип. Если существуют резкие провалы, то ступенчатый. По принципу работы различают:

1. Релейные. Основными радиоэлементами, входящими в состав такого типа устройств, являются многообмоточный трансформатор и мощные реле. При отклонениях сети от номинального напряжения происходит автоматическое переключение обмотки с использованием силового реле. Такой нормализатор характеризуется низкой ценой, но главный его недостаток в ступенчатой подстройке величины напряжения. При этом на выходе получается уже не чистая синусоида.
2. Сервомоторные. Другое название — электромеханические. В работе используется автотрансформатор и двигатель, последним управляет система контроля. Обладает: низкой ценой, плавной регулировкой, компактными размерами и чистой синусоидой на выходе. К недостаткам относят шум и низкую скорость срабатывания.
3. Инверторные. Действуют на основе двойного преобразования, сначала переменный ток в постоянный, а затем снова в переменный. Всё управление происходит с применением микроконтроллера. Работают в большом диапазоне входного сигнала с высокой скоростью реагирования. Обеспечивают защиту и от импульсных помех, но при этом являются самыми дорогими устройствами.
4. Симисторные. Принцип работы такой же, как у релейного типа, но вместо механических узлов используются полупроводники, работающие в режиме ключа. Отличаются быстротой срабатывания и высоким коэффициентом полезного действия. При этом они совершенно бесшумные, но сложны в своих схемотехнических решениях.
5. Феррорезонансные. Для бытового применения не используются, так как имеют большой вес и высокий уровень шума. Работают на эффекте феррорезонанса.

При изготовлении стабилизаторов используются различные методы достижения стабильного сигнала на выходе устройства. Любой нормализатор обязан поддерживать напряжение в допустимом диапазоне при его отклонении. Если отклонение составит большее значение, стабилизатор отключится и прервёт подачу электричества к подключённой нему нагрузке. Нормализаторы характеризуются такими параметрами:

1. Максимальное входное напряжение. Это максимальный уровень сигнала, понижающийся стабилизатором до 220 вольт.
2. Минимальное входное напряжение. Это минимальный уровень сигнала, повышающийся стабилизатором до 220 вольт.
3. Выходное напряжение. Величина максимального выходного напряжения, подающегося со стабилизатора на нагрузку.
4. Полная мощность. Пиковая мощность, которую может выдержать устройство, измеряется в ВА.
5. Вид индикации. Может использоваться цифровой экран или аналоговые приборы.
6. Тип. Принцип работы.
7. Количество фаз. В зависимости от типа электропроводки бывают двух видов: однофазные и трёхфазные.

Наиболее известны компании, выпускающие стабилизаторы, следующие: Mustek, Powercom, Defender, APC, Ресанта.

Выбор оптимальной защиты

При выборе лучшей защиты для дома в первую очередь необходимо исходить из того, какая природа перепадов напряжения может возникнуть на электролинии. Чаще всего применяются одновременно два устройства. На входе в щиток устанавливается реле контроля, а к дорогостоящим устройствам подключается стабилизатор. Важно отметить, что отсекатель не может полностью заменить стабилизатор напряжения, а лишь дополняет его функции.

Главное отличие от стабилизатора в том, что реле не выравнивает напряжение, а только моментально отключает нагрузку, находящуюся под его защитой. При проживании в высотных домах УЗИП практически не используют, так как для защиты от воздействия грозы применяются молниеотводы, и попадание молнии в линию электропередачи практически сводится к нулю. А вот в частном секторе такой прибор необходим.

Существует ещё один тип прибора — источник бесперебойного питания (ИБП). Нередко его назначение путают со стабилизатором. Но на самом деле он не является полноценным прибором защиты от перепадов напряжения, а лишь при его пропадании переходит в режим работы от собственных аккумуляторов. Единственно, он может защитить устройства при низком значении напряжения в сети, но при этом его форма сигнала далека от синусоидальной.