Стабилизатор от перепада напряжения. Реле напряжения. Выбор, описание, параметры. главных аргумента за и против. Что лучше — РН или стабилизатор

Знакомые многим пользователям скачки питающего напряжения в электросети 220в встречаются очень часто, их причиной являются нарушения в работе трансформаторной подстанции или перегрузки в действующих линиях электропередач. Единственный выход из сложившейся ситуации – установка в квартире устройства защиты от скачков напряжения, обеспечивающего безопасную работу всего подключённого к нему оборудования (смотрите фото ниже по тексту).

Надёжная защита от скачков напряжения всей имеющейся в квартире бытовой техники возможна лишь при условии достаточной мощности стабилизирующих устройств. Попробуем более детально разобраться с типами и моделями фирменных агрегатов, чаще всего применяемых в бытовых условиях и в офисных конторах. Но сначала желательно ознакомиться с основными видами отклонений питающих напряжений от нормы.

Виды перепадов напряжения

Известно несколько видов перепадов напряжения в сети, классифицируемых по их продолжительности и амплитуде. В соответствии с этими признаками, все они делятся на следующие группы:

• Кратковременные всплески небольшой величины, связанные с переходными процессами из-за включения силового оборудования (лифта или насосных станций, подключенных на эту же фазу) или с сильными грозовыми разрядами;
• Длительные падения напряжения ниже допустимого ПУЭ уровня;
• Сильное превышение допустимого максимума (перенапряжение, достигающее значений 260-300 Вольт) в течение длительного времени;
• Постоянные всплески напряжения значительной по величине амплитуды, возникающие из-за неисправности станционного оборудования.

Обратите внимание! Все приведённые выше отклонения расположены в порядке возрастания их опасности для подключённой к бытовой сети аппаратуры.

В связи с указанной классификацией для защиты от перепадов напряжения должны применяться различные типы оборудования (включая устройства, реагирующие на кратковременные всплески). Указанное обстоятельство предполагает совершенно иной подход к выбору защитных приборов, применяемых для подключения бытовой техники.

Если при кратковременных всплесках в сети чаще всего срабатывают входные двухполюсные автоматы, то в ситуации с длительным превышением напряжением значений порядка 300 Вольт могут случиться очень неприятные вещи. При этом возможно полное выгорание дорогостоящего оборудования, не защищённого качественным стабилизирующим устройством. Такие же последствия наблюдаются в случае попадания в строение сильного грозового разряда (особо опасно это явление в сельской местности).

Способы и средства защиты

Известно несколько подходов к предотвращению аварийных ситуаций, возникающих из-за нарушений нормального режима электроснабжения для дома. К таким приёмам можно отнести:

• Использование в цепях питания специальных реле, обеспечивающих контроль рабочего напряжения (РКН);
• Применение многофункциональных средств защиты от перенапряжений (УЗМ), монтируемых во входной цепи электросети сразу вслед за вводным автоматом;
• Установка расцепителя по минимуму и максимуму напряжения (РММ);
• Питание бытовых приборов через типовые стабилизаторы напряжения;
• Использование в квартире мощного «бесперебойника» (ИБП).

Рассмотрим каждый из перечисленных выше видов защитного оборудования более подробно.

РКН и УЗМ

Одно из наиболее простых решений по защите электросети от токовых всплесков и перенапряжений – установка в неё реле типа РКН с индикаторным табло или предохранительного устройства марки УЗМ. Суть работы оборудования этого класса достаточно проста и состоит в следующем:

• Встроенный в прибор электронный модуль непрерывно отслеживает поступающее в цепь напряжение и полностью отключает его в случае отклонения значения от номинала (в любую из сторон);
• Система работает и после полного пропадания питания, а при его появлении вновь начинает функционировать, автоматически регулируя номинал в заданном диапазоне значений;
• Границы регулировки параметров питающего напряжения обычно задаются вручную.

Помимо этого, реле напряжения позволяют выставлять задержку времени на включение электропитания после его пропадания в достаточно широком диапазоне значений (от 10 сек до 6 минут).

Дополнительная информация. Для большинства периодически включаемых и выключаемых бытовых устройств (холодильников и кондиционеров, в частности) повторное включение осуществляется с задержкой до 5-ти минут.

Устройства этого типа обычно монтируются в электрощите на специальную DIN-рейку с типоразмером 35 миллиметров. К преимуществам защитных приборов РКН и УЗМ следует отнести:

• Широкий диапазон установки значений рабочих напряжений;
• Возможность отключения при перегрузе по току и КЗ;
• Высокая скорость срабатывания реле (не более 0,2 сек.).

К этому следует добавить значительный диапазон регулировки выходного тока (от 25-ти до 63-х Ампер). Образец этих приборов приводится на рисунке ниже.

Реле контроля напряжения РММ

Так называемые «расцепители» питающих линий по принципу своего действия очень схожи с уже рассмотренными ранее устройствами. Они также осуществляют непрерывный контроль сетевого напряжения и при предельных его отклонениях в виде скачка тока мгновенно отключают автомат, к которому подсоединяется сам прибор. Повторное включение устройства в работу производится нажатием кнопки «Возврат».

Обратите внимание! Иногда этот прибор изготавливается в общем корпусе с защитным автоматом, то есть представляет собой одно целое (образец прибора по стандарту IEK приведён на фото ниже).

К достоинствам приборов типа РММ следует отнести компактность, простоту конструкции и вполне доступную цену. Единственный их недостаток – это отсутствие автомата возврата в рабочее положение.

Стабилизаторы напряжения и бесперебойники

Стабилизирующие устройства (или попросту стабилизаторы) относятся к разряду дорогостоящего оборудования, обеспечивающего высокую степень защищённости домашней сети от колебаний напряжения и тока в нагрузке. Они способны гарантировать постоянство выходного напряжения в заданных пределах при любых его изменениях на входных клеммах.

Перед покупкой такого агрегата, в первую очередь, следует определиться с количеством одновременно подключаемых к нему потребителей, что существенно влияет на выбор марки и мощности стабилизирующего устройства. К основным достоинствам этих аппаратов следует отнести:

• Высокое быстродействие и долговечность;
• Повышенная точность регулирования сетевых параметров;
• Гарантированное постоянство рабочего выходного напряжения.

К числу недостатков следует отнести высокую стоимость покупного изделия и большое энергопотребление.

При рассмотрении преобразователей типа ИБП необходимо уметь отличать их от стабилизаторов по признаку наличия в них встроенных аккумуляторных батарей. Благодаря этому, такие устройства не только обеспечивают поддержание напряжения в заданных пределах, но и гарантируют непрерывную работу подключённых к ним бытовых потребителей.

Важно! Время присутствия напряжения на выходе при его пропадании в сети зависит от ёмкости и качества зарядки аккумуляторов, а также от количества подсоединённых к ИБП нагрузок.

Стоимость этих изделий также достаточно высока; её конкретное значение зависит от параметров самого устройства и ёмкости встроенного аккумулятора (АКБ). Приборы с функцией бесперебойного питания обычно применяются для вполне конкретных устройств (компьютера, например, или телевизора), где пропадание питания может привести к потере информации или нарушениям в работе оборудования.

Обзор популярных моделей

«ZUBR»

Начнём с такого распространённого украинского изделия, как защитное реле марки «ZUBR», пользующееся определённым спросом в России. На это устройство производителем даётся гарантия на срок до 5-ти лет; при этом многие пользователи хорошо отзываются о его работе.

Релейный прибор с индексом 25D, например, рассчитан на предельные токи до 25-ти Ампер и обеспечивает неплохие характеристики стабилизации сетевого напряжения (включая тепловую защиту). Эта модель привлекает к себе пользователей относительно низкой стоимостью (для России она составляет порядка 1500-1900 рублей).

«РЕСАНТА»

Это изделие также достаточно дешево (до 700 рублей) и пользуется определённой популярностью в широких потребительских массах. Другим его плюсом является отсутствие каких-либо органов ручного управления, что в некоторых ситуациях выглядит как недостаток (все зависит от предпочтений пользователя).

К недоработкам этой системы можно отнести широкий диапазон регулируемых напряжений (от 170 до 265 Вольт), что означает продолжение работы оборудования в опасных для некоторых образцов техники условиях.

Обратите внимание! Из-за отсутствия органов регулирования изменить эти границы не представляется возможным.

Добавим ко всему сказанному большие габариты прибора и низкое быстродействие по защитному отключению (до 6-ти секунд). За такой промежуток времени при сильных перенапряжениях большинство приборов точно сгорит. Время восстановления этого устройства составляет всего 2-3 минуты, что недостаточно для некоторых образцов бытового оборудования (для холодильников, например, этот показатель должен быть не менее 5-ти минут).

РН-111А (113)

Данная модель релейного оборудования выпускается известным и надёжным производителем (фирмой «Новатек»).

Изделия марки РН-113 имеют целый ряд преимуществ, основные из которых приводятся ниже:

• Прежде всего, это достаточно высокое быстродействие, составляющее 0,2 секунды (сравните с предыдущей моделью с её 6-ю секундами);
• Далее большой диапазон регулировки граничных пределов напряжения;
• Возможность самостоятельного задания момента повторного включения;
• Наличие цифрового индикатора с отображающимися на нем режимами работы и функциональными параметрами.

Единственным недостатком этого устройства считается низкая нагрузочная способность (всего 16-32 Ампер), что для загородных объектов потребления иногда бывает недостаточно.

В связи с этим специалисты советуют дополнять прибор отдельным контактором и специальным автоматом, обеспечивающим защиту его релейной части. В итоге вся комбинированная конструкция может обойтись пользователю в сумму порядка 2,5-3,0 тысяч рублей (для модели РН 113, рассчитанной на 32 Ампера, стоимость комплекта существенно возрастёт).

УЗМ-51М

Этот прибор выпускается питерской фирмой «Меандр» и считается одним из наиболее надёжных и эффективных образцов оборудования данного класса.

К его достоинствам следует отнести:

• Довольно широкий диапазон установки предельных значений напряжения (от 160-ти до 280-ти Вольт);
• Высокое быстродействие (время срабатывания – всего лишь 0,02 секунды);
• Максимальная нагрузочная способность – до 63-х Ампер;
• Наличие защитного механизма от импульсных перенапряжений;
• Сравнительно небольшие размеры и отсутствие необходимости дополнять комплект какими-либо элементами.

Добавим к этому невысокую стоимость изделия, которое можно приобрести на рынке примерно за 2 тыс. рублей.

В заключенной части отметим, что перед принятием окончательного решения по выбору защитного оборудования желательно обратиться к специалисту, способному оценить возможные угрозы и предложить пользователю тот или иной образец. При этом важно понимать, что приобретение пусть и дорогого, но достаточно эффективного средства защиты от всплесков питания и перенапряжений равноценно надёжному вложению денег.

Видео

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

1. Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
2. Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
3. Электростатическая индукция.
4. Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (U гр) и коммутационного импульса (U к) по отношению к номинальному напряжению сети (U н).

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

• Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
• Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

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:

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.

Довольно часто происходят поломки электрической бытовой техники, ведь любой электротехнический агрегат при создании рассчитывается на работу с определенным уровнем электроэнергии, т.е. на конкретные показатели силы и напряжения тока в сетях подключения. Поэтому при превышении этих норм может случиться аварийная ситуация.

Использование дорогостоящей домашней техники, агрессивные природно- атмосферные явления, не слишком высокий уровень прокладки линий электропередач делает жизненно необходимым для собственников квартир и домов принятие мер по защите от перенапряжения электросетей в частном доме и минимизации возможных последствий.

Откуда возникает перенапряжение

Планировка и строительство многих многоэтажек еще пару десятков лет назад производилась без прицела на сегодняшнее многообразие бытового электрооборудования: микроволновки, многокамерные холодильники, утюги высокой мощности и другие приборы, имеющие электрическое питание. Поэтому максимумы потребления электричества по утрам и вечерам пагубно влияют на работу всей электросети в любом жилище.

Электричество, текущее по кабелю или проводу, неспособному выдерживать такую нагрузку, способствует их ненормальному нагреву в дневные часы и охлаждению в вечерние. В силу законов физики, проводник ослабевает, поскольку он делается то шире, то уже. Контакты в щитке на первых этажах или в едином вводно-распределяющем устройстве в доме заметно ослабевают. Также нулевые контакты могут отгореть, что приводит к перепаду напряжения от 110 до 360 вольт на всех этажах, выше этажа с перегоревшими контактами.

Перенапряжение в электросети может произойти в результате попадания молниевого разряда в линию электропередач, подстанцию или элементы дома, при этом сила тока просто огромная, порядка 200 килоампер. При попадании в молниеприемник и дальнейшем прохождении молнии по контуру заземления в проводниковых материалах возникает электродвижущая сила, измеряемая в киловольтах.

Также вызвать резкий скачок напряжения могут сварочные работы или одновременное включение многими соседями электроприборов или подключение/отключение мощного потребителя. Для защиты дорогостоящей электротехники и всего частного дома необходима защита от перенапряжения в сети.

Особенности защиты домашней электропроводки

Организация защиты от возникающего высокого напряжения – один из ключевых вопросов при прокладке электросети в жилом доме. Осуществляется она с помощью особых трансформаторов и фильтров сети. Во многих домах на этажных щитках устанавливаются автоматические выключатели, которые защищают от электротоков при коротком замыкании и временных перегрузок.

Когда возможна высокая нагрузка, все устройства, защищающие сети от повышенного напряжения, должны иметь приспособления для автоотключения и выключатели, реагирующие на изменения показателей тока. Как правило, самая надежная защита от подобных скачков ставится на входном силовом проводе, поскольку именно он испытывает наибольшее воздействие во время пиков нагрузки.

Схема защиты от перенапряжения домашней электросети бывает простой и многоуровневой. Простая – представлена в основном реле перенапряжения в этажных щитках, а многоступенчатая (комбинированная, защищающая как от бытовых скачков напряжения, так и от импульсных, при грозах) – УЗИП, т.е. устройства защиты от импульсных перенапряжений. Такие устройства наиболее часто встречаются в частных домах.

Обратите внимание! Электронные приборы выходят из строя как из-за повышенного, так и из-за пониженного напряжения в сети (например, холодильники тяжело запускаются, что негативно сказывается на их дальнейшей работе).

Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание.

Чтобы не допустить негативных последствий, применяют следующие защиты, функционирующие по таким принципам:

• при резком внеплановом повышении напряжения происходит отключение электросхемы в доме или в квартире;
• вывода полученного сверхнормативного электрического потенциала от электроприборов путем перевода его в земляной контур.

Если напряжение поднимается незначительно (например, до 380 вольт), на помощь приходят различные стабилизаторы. Однако их защитные возможности довольно ограничены – они больше рассчитаны на поддержание заданных рабочих значений в электросетях.

При проектировании защиты для частного дома рассматривают различные конструкционные решения и их технические характеристики. Необходимо учитывать принципы формирования базы ограничителей перенапряжения (опн). Например, газонаполненные разрядники после того, как импульс прошел, пропускают через себя т.н. сопровождающий ток, напряжение которого сопоставимо с коротким замыканием. По этой причине они сами могут быть источником возгорания, и их нельзя применять для защиты от электрического пробоя.

Для домашних сетей чаще всего применяют варисторное устройство защиты (полупроводниковые резисторы) – реостаты, скомпанованные из варисторных «таблеток» из смеси оксидов цинка, висмута, кобальта и других. При штатном функционировании электросети такой автомат защиты допускает микроскопические утечки, а при проходе импульса повышенной вольтажности – способен мгновенно перестроиться на режим «туннеля» и «спустить» больше тысячи ампер за очень короткий промежуток времени, поскольку сопротивление на этом приспособлении снижается с возрастанием силы тока, после чего происходит быстрое возвращение к штатной «боевой готовности».

Классы стойкости электропроводки

Все электроприборы в бытовых зданиях разделяется по четырем основным категориям, в зависимости от максимально выдерживаемого перенапряжения:

• IV категория – до 6 киловольт;
• III категория – до 4 киловольт;
• II категория – до 2,5 киловольт;
• I категория – до 1,5 киловольт.

В соответствии с этими категориями выстраивается система защиты, которая сокращенно называется узо (устройство защитного отключения) с защитой от перенапряжения, в целях маркетинга их чаще всего называют ограничителями, используют и другие наименования. Ограничители монтируются по ходу движения возможного импульса. Так, на участке от вводного щитка идет 6-киловольтный импульс, в первой зоне он снижается ограничителем перенапряжения до 4 киловольт, в следующей зоне он падает до 2,5 киловольт, а в жилой зоне с помощью УЗИП III категории потенциал импульса снижают до 1,5 киловольт. Устройства защиты всех классов функционируют в комплексе, последовательно понижая потенциал до нормальных значений, с которыми легко справляется изоляция домашней электропроводки.

Важно! При неисправности хотя бы одного из звеньев этой защитной цепочки может возникнуть электропробой в изоляции, что приведет к выходу конечного электроприбора из строя. Поэтому необходимо периодически проверять исправность каждого элемента устройств защитного отключения.

Основные устройства системы защиты

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.

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. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

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.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

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.

Видео

Скачки напряжения в электросети - распространенная проблема загородных поселков. Чаше всего она возникает во время холодов, когда многие пользуются электронагревателями. Поломка бытовой техники, аварии на линии – лучше заранее обезопасить себя от этого. В нашем материале рассказываем, какие устройства сохранят ваш дом от беды и помогут переждать «конец света».

Перепады напряжения вредят в первую очередь тем бытовым приборам, в которых есть электродвигатели и компрессоры - холодильникам, кондиционеры, стиральным машинам и т.п. При недостатке мощности их двигатели греются, но не крутятся, что в конце концов приводит к перегоранию обмотки. Низкое напряжение резко снижает эффективность обогревательных приборов, микроволновых печей и ламп накаливания.

Но все это - лишь полбеды. Постоянные просадки говорят о том, что сеть работает в аварийном режиме, с перегрузками. Это значит, рано или поздно в сетевом оборудовании что-то отгорит. Самая опасная ситуация - отгорание «нуля». При этим напряжение на «фазе» может резко возрасти до 380 вольт. Тогда, конечно, сгорят все работающие электроприборы.

Нужно иметь в виду, что обрыв «нуля» - это далеко не всегда следствие перегрузок. Аварии случаются и из-за плохой погоды: обледенение проводов, падение деревьев при сильном ветре и т.д.

Реле напряжения (РН)

Это интеллектуальные приборы, способные разрывать сеть, если напряжение в ней вышло за рамки заданных пользователем значений.

Наиболее распространены электронные реле. Они, как правило, имеют цифровой индикатор, который показывает текущее напряжение и режим работы прибора. Электронные РН стоимостью до 5 тысяч рублей, как правило, они работают с током силой до 16 ампер. Это примерно соответствует мощности электроприборов в 3 кВт (электрочайник + микроволновка и все). Чтобы такое реле могло охранять весь дом, придется подключать его через электромагнитные контакторы (плюс к расходам рублей 600 и дополнительное место в на 3-4 модуля).

Электромеханические реле напряжения считаются более надежными, могут работать с токами до 63 ампер (суммарная мощность электроприборов до 14кВт). На подобных реле обычно нет цифровых дисплеев, а только лампочки-индикаторы.

Обратите внимание, что реле напряжения должно иметь больший номинальный ток работы, нежели автоматический выключатель, после которого оно установлено. К примеру, если используется «автомат» на 32 А, то реле выбирайте на 40 А. С электромеханическим реле это условие выполнить просто. С электронным - сложнее. Нужно хорошо спланировать, какие группы потребителей какими приборами будут защищены.

Еще один нюанс. Если поставить единственное реле для защиты всего дома, то при просадках напряжения вы останетесь совсем без электричества. Защищая холодильник от перегрева, реле отключит ток, и у вас не будет даже света в комнатах. Поэтому для разных групп потребителей должно быть несколько реле - с разными настройками.

Реле напряжения - не самый дешевый прибор. Цены начинаются от 2500 рублей за китайские образцы малоизвестных производителей. Однако в некоторых случаях вместо реле можно использовать приборы попроще.

Размыкатели минимального/максимального напряжения (РММ).

Это устройство устанавливается в электрощиток на стандартную DIN-рейку рядом с автоматическим выключателем. Размыкатель предназначен именно для того, чтобы отключить «автомат», если напряжение выйдет за рамки. Для этого у размыкателя есть специальный рычажок, который вставляется в паз на корпусе «автомата». Выключатель и размыкатель должны подходить друг к другу, как ключ к замку, поэтому покупать их лучше вместе.

Размыкатели стоят от 150 до 700 рублей. Но у этого недорогого решения есть свои минусы. Порог срабатывания задан производителем и не регулируется. Самый распространенный на российском рынке размыкатель РММ-47 имеет нижний порог срабатывания – 170 B, верхний – 270 В. Таким прибором можно защитить не очень чувствительную технику - электропечи, бойлеры и т.п.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

УЗИП предназначены для защиты сети от последствий удара молнии. Если молния попадает в ЛЭП или разрядится где-то очень близко от нее, то в сети образуется скачок напряжения. На протяжении каких-то милисекунд оно возрастает в десятки раз выше обычных 220 вольт.

Это может быть фатальным для «умной» техники, которая содержит электронные блоки управления. Кстати, большая часть реле напряжений легко выводятся из строя именно разрядами молний. Только некоторые имеют специальную защиту.

Для установки в электрощитках выпускают УЗИП двух типов. Первый тип способен противостоять прямым попаданиям молнии в ЛЭП. Однако он не гасит скачок напряжения полностью, а срезает, образно говоря, только половину волны. УЗИП второго типа спасет, если разряд произойдет где-то рядом. Зато он может полностью погасить волну напряжения после прибора первого типа.

Идеальный вариант для загородного дома (особенно построенного на возвышенности) - иметь в щитке УЗИП обоих типов. Ну, как минимум нужно поставить прибор второго типа. При прямом попадании молнии в ЛЭП он сам сгорит, но бытовую технику спасет.

Цены на УЗИП начинаются от 300 рублей.

Сетевые фильтры

Это, пожалуй, самое популярное устройство для защиты бытовой техники от скачков напряжения. И к тому же самое бесполезное.

Прямое предназначение сетевого фильтра - гасить помехи в сети, которые возникают при работе некоторых устройств. К таким устройствам, в частности, относятся блоки питания компьютеров.

Генерируемые компьютерами помехи могут мешать работе стереосистем и телевизоров (современная техника, как правило, не чувствительна к этим помехам, то есть в ней есть встроенные сетевые фильтры).

Некоторые модели сетевых фильтров содержат плавкие предохранители или автоматические выключатели, которые реагируют на перегрев. Но вряд ли это спасет подключенный прибор от скачка напряжения. Скорее убережет комнату от пожара, но уже после того, как в электроприборе произойдет короткое замыкание.

И только единицы сетевых фильтров имеют встроенные реле напряжения. Причем стоят эти модели не меньше, чем реле, которое может защищать весь дом .

Стабилизаторы напряжения

Это самые эффективные устройства для ликвидации перепадов. Они способны «выправить» напряжение: повысить или понизить его при необходимости. Но и у них есть ряд недостатков – они громоздкие, тяжелые, издают характерный для трансформаторов шум и довольно дорого стоят. Что нужно знать при выборе стабилизатора?

Эти приборы бывают релейными и электромеханическими. Релейные можно устанавливать в неотапливаемом помещении. Качество их работы зависит от количества катушек, так называемых «ступеней». В недорогих моделях ступеней мало, и поэтому заметны перепады напряжения. Электромеханические работают более плавно, но зато сильнее шумят и нестабильно ведут себя на морозе.

При выборе стабилизатора важно обратить внимание, есть ли у него защита от повышенного напряжения. Если нет, то перед стабилизатором придется установить реле напряжения.

Особенность стабилизатора в том, что он сам нуждается в энергии. И чем меньше входное напряжение, тем больше тока он «отъедает» от общего пирога. Таким образом увеличиваются расходы на электроэнергию. Но это не самая большая проблема.

Если в поселке часто проседает напряжение и многие дачники обзавелись стабилизаторами, то между ними начинается настоящая война. Воюют, конечно, не сами дачники, а их приборы. При понижении напряжения стабилизаторы начинают брать все больше энергии. В результате напряжение падает еще сильнее, а аппетит стабилизаторов возрастает. В конце концов часть приборов перегревается и отключается. Тогда у остальных праздник: мощности начинает хватать. Но это ненадолго, пока вышедшие из борьбы приборы не перезагрузятся. Тогда война за энергию начинается снова. Понятно, что в таком режиме стабилизатор вряд ли прослужит долгие годы. Для «тяжелых» случаев лучше предусмотреть автономный источник электроснабжения.

Бензиновая электростанция, или бензогенератор

Прибор это, конечно, непростой. Шумит, дымит, требует топлива, периодической замены масла, профилактических работ… Но зато позволяет не надеяться на милость электриков и всегда иметь в доме свет, тепло и интернет .

Главный критерий выбора генератора - это мощность, причем брать нужно с запасом хотя бы процентов на 20. Современному дому требуется не менее 10 кВт, но если ограничиться чайником, телевизором и холодильником, то можно уложиться и в 4 кВт.

Обратите внимание: приборы с электродвигателями могут при старте потреблять энергии в 3-4 раза больше номинальной мощности. К примеру, холодильнику мощностью 500 ватт может потребоваться 2 киловатта для запуска. Такие расчеты, к слову, желательно производить при выборе не только генератора, но и трансформатора.

Но в случае с генераторами учитывайте еще один важный момент. Абсолютное большинство генераторов имеют две выходные розетки. И мощность делится между ними поровну. Чтобы получить на одной линии 4 кВт, нужно иметь генератор на 8 кВт.

Можно, конечно, брать ток из обеих розеток. Но, как правило, проводка в доме для этого не приспособлена. Так что если вы только строите дом, то сразу разделите потребителей энергии на две линии, чтобы использовать мощность генератора по максимуму.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП можно использовать для автономного электропитания компьютеров и другой офисной техники. Однако и со скачками напряжения некоторые модели могут справиться.

Простейшие ИБП, их еще называют резервными, следят за напряжением и при выходе его за определенные пределы переводят компьютер на питание от аккумуляторов. Если напряжение постоянно скачет, то переключения эти происходят часто. В итоге аккумулятор быстро выходит из строя.

Более продвинутые модели - линейно-интерактивные - имеют в своем корпусе трансформатор. При скачках напряжения он сглаживает волны и не тревожит аккумулятор. Батарея используется только если ток совсем пропадает. Поэтому при выборе ИБР заранее изучите характер напряжения в ваших розетках.

И пусть ваш дом будет безопасным!