Защита от перенапряжения - это функция источника питания, которая отключает оборудование, когда напряжение превышает заданный параметр. Перенапряжения могут возникать в самом источнике или в распределительных сетях и длиться всего несколько миллисекунд, однако даже столь недолговременное проявление электромагнитных воздействий на бытовые приборы губительно, особенно для электронного оборудования, содержащего полупроводниковые компоненты.
Причины возникновения аварийных ситуаций в бытовой электросети
Основные факторы перегрузок в сети 220 и 380 Вольт:
- грозовые разряды, молнии - самые высокоэнергетические явления на Земле;
- неправильная эксплуатация оборудования и низкий уровень квалификации персонала электросети;
- нарушение правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок, в результате чего у потребителя будет не 220 В, а 380 В или менее 110 В;
- искра статического электричества;
- обрыв нулевого провода;
- импульсное напряжение из-за попадания грозы в линию электропередач;
- перепады тока в сети из-за одновременного включения большого количества приборов и оборудования.
Последствия перенапряжения в сети
Воздействие состояния перенапряжения может полностью вывести из строя электрооборудование, вызывать сбои в работе устройств, привести к пожарам, а порой и к взрывам. По количеству случаев второе место в стране занимают пожары, вызванные перенапряжениями в сети, когда ток мгновенно растет до сотни тысяч ампер, резко выделяется огромное количество тепла в электропроводке или приборах, с последующим воспламенением их изоляции или пластмассовых изделий.
Перепады напряжения губительно влияют на все бытовые электроприборы, защитить их можно только применяя специальное устройство защиты от перенапряжения.
Виды защитных устройств
Для борьбы с сетевыми перепадами напряжения существует много различных устройств, которые легко установить самостоятельно. Изделия помогают максимально эффективно защитить свой дом и близких людей от аварийных ситуаций, вызванных перенапряжением сети.
Существует несколько видов защитных устройств от перенапряжения:
- Стабилизатор напряжения - контролирует размер сетевого напряжения.
- Источник бесперебойного питания (ИБП) - устройство аварийного поддержания работоспособности оборудования при отключении основного источника, выполнен по принципу резервного аккумулятора. ИБП все же отличается от автономной системы питания, так как обеспечивает молниеносную защиту, питая прибор от энергии батарей. Время аварийной работы ИБП очень короткое (несколько минут), но этого достаточно для запуска другого источника или правильного отключения приборов от сети.
- Автоматический выключатель – электрическое устройство с функциями, аналогичными функции плавкого предохранителя. Защита от перенапряжения сети самых простых выключателей обеспечивается соленоидом, который активируется чрезмерным увеличением тока. Малые автоматические выключатели широко используются вместо плавких предохранителей для защиты электрических систем в домах и квартирах.
- Сетевой фильтр – защитное устройство со встроенной электронной схемой защиты от импульсных, низко- и высокочастотных сетевых помех путем их сглаживания.
- Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — устройство, защищающее оборудование от коммутационных перенапряжений и молний, является лучшим средством защиты.
- Трансформаторы (понижающие и повышающие) - изменяют напряжение до рабочего, когда в сети наблюдается регулярная просадка или подъем напряжения, из-за чего приборы не могут функционировать в полную силу.
- Устройства защитного отключения (УЗО) - наиболее распространенные средства защиты людей от опасности удара электрическим током при касании устройств и оборудования под напряжением, а также для защиты от пожара, вызванного токами утечки. Другие средства защиты эти функции выполнять не могут, так как реагируют только на перегрузку сетей.
Источники возникновения импульсных помех
Импульсная помеха (ИП) создается мгновенным всплеском напряжения в электросети с амплитудой более 4–6 тыс. В. ИП бывают в виде одиночного или множества (пачки) чередующихся импульсов. Это самая распространенная «болезнь» электросетей и наносит непоправимый вред электронным компонентам бытовой техники. Защита от ИП — питание оборудования с помощью сетевых фильтров. Другие системы защиты электрооборудования практически не настроены на защиту от ИП, поэтому не могут ее обеспечить.
Различают источники ИП:
- Природные источники — удары молний поблизости с электросетями (воздушными или подземными), зона действия до 20 км.
- Техногенные источники — процессы коммутации в период оперативного управления системами электропередач (включения/выключения) и аварийных ситуаций на трансформаторных подстанциях.
Согласно оперативным данным, наиболее часто встречаются ИП техногенного характера, что объяснимо уровнем изношенности сетей и большой потребительской нагрузкой.
Классы безопасности оборудования по защите от ИП
В зависимости от мощности импульса, оборудование по защите от ИП делится на классы:
- молниезащита - 0 (А);
- вводный щит для сооружения I (B);
- электрощиты для помещений - II (C);
- оборудование по ГОСТ- III (D).
Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
Различают УЗИП - варисторы и разрядники различных конструкций, обычно имеющие индикаторы, подающие сигнал об отключении. Варисторы обладают определенными недостатками: после срабатывания они должны остыть, что снижает уровень готовности грозозащиты при неоднократных ударах молний. Они крепятся на DIN-рейку, поэтому их легко заменить в случае необходимости.
Защита от перенапряжения и надежность применения устройства зависит от эффективности заземления с равными потенциалами TN-S или TN-CS, разделением защитного и 0-провода. УЗИП устанавливают с шагом 10 м по кабелю, чем обеспечивается расчетная последовательность срабатывания УЗИП.
На воздушных линях УЗИП устанавливается из разрядников и плавких вставок, в общем домовом щитке — варисторы кл. I, II, а на этажах — III кл. При необходимости дополнительной защиты розетки оборудуют в виде сетевых удлинителей.
Устройство защиты от скачков напряжения 220 вольт для дома
Защита от перенапряжения 220 В – это та задача, которую придется решать самим: думать головой и собирать защиту собственными руками. Современная бытовая и вычислительная техника безопасно работает от 190 до 240 В. Скачок напряжения создает разрушительные последствия для техники, когда напряжение мгновенно увеличивается в разы и резко падает.
Наиболее распространенные причины перенапряжения:
- одновременное отключение/включение большого количества приборов;
- повреждение 0-провода;
- попадание молнии в ЛЭП;
- обрыв провода внешним объектом;
- нарушения схемы подключения проводов в щите.
Промышленность выпускает большой список приборов, способных достаточно надежно обеспечить защиту от перенапряжения сети 220 В, бытовых приборов - от повреждения и высоких параметров сети:
- РКН (реле контроля напряжения) устанавливаются, когда перепады напряжения - явление редкое. РКН – прибор, отключающий электрическую цепь при изменении разности потенциалов и включающий, когда параметры сети нормализуются, должен иметь собственную мощность, превышающую общую мощность подключенного оборудования.
- ДПН (датчик перепадов напряжения) срабатывает при изменении разности потенциалов. ДПН вызывает утечку тока, ее обнаруживает уже другой автомат – УЗО, он же и отключает сеть.
Стабилизаторы напряжения
Для нормальной эксплуатации электрического оборудования напряжение должно поддерживаться в диапазоне от 190 В и до 240 В. Защита от импульсных перенапряжений происходит при превышении допустимых параметров, например вызванных сварочными работами, выполняемыми недалеко от дома, или появлениями тока короткого замыкания в общей домовой электросети. В этом случае стабилизатор мгновенно отключает электричество. После стабилизации сети защитное устройство самостоятельно подает напряжение на приборы потребителя.
Сетевые фильтры
Если фильтр не может справиться с помехами, то он отключает питание встроенным предохранителем. Защита от перенапряжения применяется для бытовых многоуровневых компьютерных сетей. Схема сетевого фильтра обеспечивает один из самых простых, дешевых и эффективных способов защиты от перенапряжения. Обычно это связано с регулируемым выходом и защищенным контуром или нагрузкой. СФ, функционирующие на базе транзистора, управляют выходным током и напряжением. Устройство защиты отключает оборудование, когда напряжение превышает заданное значение.
Защита от перенапряжения с использованием разрядников
Грозовые, квазистационарные и коммутационные перенапряжения воздействуют на работоспособность электрооборудования. Основные защитные устройства — РВ (вентильные разрядники) и ОПН (нелинейные ограничители перенапряжений). Надежность их работы зависит от:
- Выбора числа устройств, их параметров и места расположения.
- Внутренней защиты от перенапряжений самого разрядника, который не защищен от такого вида воздействия.
- Испытаний в нормальных условиях, они не должны пробиваться.
Разрядники для защиты от перенапряжений (варистор) состоят из резистора и искрового просвета, соединенных последовательно. Такая схема подключения меняет характеристики во влажной среде, поэтому их герметично закрывают. Этот вид разрядников срабатывает бесшумно и не дает выбросов газа и пламени.
Явление перенапряжения в наших сетях не редкость, системы электроснабжения устарели, так как не рассчитаны на современный возросший бытовой уровень жизни потребителей. Раздувшиеся нагрузки потребления электричества разрушают изношенные сети, в результате чего перепады напряжения случаются все чаще и чаще.
Подводя итог, следует сказать, что методы защиты от перенапряжения, конечно, рассчитаны на защиту от поражения высоким напряжением оборудования и людей, но не дают гарантии на 100%. Во время грозы и коммутационных явлений в сети лучшая защита всегда — это полное отключение от электросети дорогостоящего оборудования.