Стабилизатор тока
Опасность короткого замыкания заключается в том, что оно может вызвать возгорание оборудования и пожар. Именно поэтому защита от перенапряжения сети 220 В, применяемого в быту, чрезвычайно важна. Для этих целей потребители часто используют стабилизатор напряжения. При его выборе необходимо учитывать следующие характеристики:
Тип сети. По числу проводов они делятся на однофазные (с двумя проводами) и трехфазные (с четырьмя проводами).
Мощность. Перед приобретением стабилизатора следует посчитать суммарную нагрузку всех устройств, которые планируется защитить. Показатель мощности защитного прибора должен на ступень превосходить полученное число.
Пусковой ток
Этот параметр необходимо брать во внимание при защите устройств с асинхронными двигателями (насосов, холодильников). Для их бесперебойной работы требуется стабилизирующее устройство с запасом до 25%.
Что касается необходимого числа стабилизирующих приборов, то оно зависит от того, сколько электрических устройств работает в одной сети. Система, состоящая из 2−3 маломощных электроустройств, будет эффективно работать при наличии одного стабилизатора, встроенного в неё на входе.
Что такое стабилизаторы напряжения?
Это устройства, которые поддерживают напряжение в доме постоянным и неизменным. При этом входное напряжение (до стабилизатора) может «прыгать» от низкого значения к высокому. Помехи, импульсы в сети и перепады бытовая техника в доме вообще не ощущает из-за того, что стабилизатор «фильтрует» все эти помехи.
Эти устройства могут использовать в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220 и 380В. Благодаря этому устройству жильцы и компании-производители могут экономить деньги на замене оборудования или запчастей для него, которые пришли в негодность из-за перепада напряжения. Один аварийный скачок — и стабилизатор аварийно отключает сеть от внешнего источника, который является ненадежным. Как только напряжение стабилизируется, устройство снова подает его во внутреннюю сеть.
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
Разделение РН по количеству фаз
Напряжение в сети квартир чаще всего составляет 220 В (за исключением многоквартирных домов, где установлены трёхфазные плиты), а вот в частных секторах обычно подводится 380 В. РН для этих сетей отличаются как по способу подключения, так и по функционалу. Рассмотрим 3-фазное и 1-фазное реле контроля напряжения более подробно.
Однофазное реле с сенсорным управлением немного дороже, чем с механическим
Однофазное реле контроля напряжения и его особенности
Такие устройства применяются для всех видов бытовых электроприборов, за исключением варочных плит, требующих для работы напряжения 380 В.
Полезная информация! Если к вводному щиту частного дома подходит три фазы, и они распределены по разным группам жилища (задействованы все), стоит устанавливать 3 однофазных РН. Причиной тому служит возможный перекос из-за большего потребления мощности одной из групп. В случае перекоса при монтаже трёхфазного реле напряжения, будут происходить периодические отключения по всем линиям, подключённым к РН.
Трёхфазные приборы не всегда применимы. Их область – электромоторы
Трёхфазные РН и область их применения
Область применения таких приборов защиты весьма ограниченна. Их устанавливают для защиты трёхфазных электродвигателей. Другого применения им не нашлось. Здесь установка трёх однофазных РН не подойдёт – перекос фаз губителен для электромоторов. Обмотки двигателя начинают греться, что приводит к замыканию или отгоранию жилы.
Выбор РН
Выбирая реле, чтобы защитить домашнюю сеть, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.
Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но уставка увеличится).
Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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:
- Максимальное входное напряжение. Это максимальный уровень сигнала, понижающийся стабилизатором до 220 вольт.
- Минимальное входное напряжение. Это минимальный уровень сигнала, повышающийся стабилизатором до 220 вольт.
- Выходное напряжение. Величина максимального выходного напряжения, подающегося со стабилизатора на нагрузку.
- Полная мощность. Пиковая мощность, которую может выдержать устройство, измеряется в ВА.
- Вид индикации. Может использоваться цифровой экран или аналоговые приборы.
- Тип. Принцип работы.
- Количество фаз. В зависимости от типа электропроводки бывают двух видов: однофазные и трёхфазные.
Разделение устройств защиты по типу подключения
По типу подключения можно выделить три вида:
- реле-розетка;
- реле-удлинитель;
- для установки на DIN-рейку.
Попробуем подробно разобрать, какие отличия есть у этих видов, в чём преимущества и недостатки каждого из них.
Но более распространёнными являются вот такие простые и недорогие модели
Достоинства и недостатки реле напряжения в розетку
Такие приборы не требуют монтажа и выглядят как обычный переходник. Реле втыкается в розетку, а к нему подключается бытовой прибор. Удобное РН, но только при условии, что к нему будет подключён лишь один электроприбор.
РН-удлинитель и его особенности
Отличием от предыдущего варианта является наличие двух и более розеток. Если требуется подключение нескольких потребителей, находящихся поблизости (к примеру, кухонные бытовые приборы), то лучше приобрести именно такое РН. Минус заключается в малом номинальном токе – такие устройства выдерживают не более 16А (как и реле-розетки).
Такие устройства используются, когда нужно подключить больше одного прибора в помещении
Реле напряжения, устанавливаемое на дин-рейку
Более мощные устройства, позволяющие подключить все приборы в квартире или частном доме. Произвести монтаж такого оборудования вполне возможно даже без опыта электромонтажных работ, при соблюдении определённых правил техники безопасности. О схемах подключения РН различных фирм мы сегодня ещё поговорим.
Мнение эксперта
Игорь Мармазов
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»
“До работы проектировщиком у меня был опыт работы электромонтёром
Поэтому хочу обратить ваше внимание на то, что, если вы решили самостоятельно подключить реле напряжение, устанавливаемое на DIN-рейку (или любое другое электрооборудование), предварительно отключите напряжение! Помните, что поражение электрическим током опасно не только для здоровья, но и для жизни”.
Реле напряжения, устанавливаемое надин-рейку
Стабилизация сетей 380 вольт
Электросетям, работающим под напряжением в 380 В, отводится важная роль. С их помощью обеспечивается работа общественного транспорта (троллейбусов, электричек, метро), работают уличные фонари, электрифицируются частные дома в посёлках. Защита высоковольтных линий имеет свои особенности:
- Должно постоянно отслеживаться распределение электричества по фазам.
- Для предохранения от перепадов лучше использовать несколько однофазных приборов, чем один трехфазный. Таким образом удастся сохранить электропитание в сети при выходе из строя одного стабилизирующего прибора. Ремонт такого прибора обойдётся дешевле.
- Работа электродвигателей в высоковольтной системе должна быть защищена трехфазными стабилизирующими устройствами.
Подключение нескольких устройств контроля
Инструкции допускают подключение частного дома или квартиры не только к однофазной, но и трехфазной сети. Если для защиты электрооборудования используется трехфазный блок, в аварийной ситуации все оборудование будет отключено на одном ответвлении, что не очень удобно. Эта проблема решается путем подключения трех реле для каждой фазы.
С нижней клеммы нужно подключиться ко входу первого модуля. Вход с другой клеммы — в следующий блок. Для простоты обслуживания и ремонта нужно будет использовать разноцветный провод для этого, помня, что синий всегда «ноль». Нулевая линия выводится на нулевую шину.
РН 113 схема подключения для трехфазной сети
Можно установить отдельное устройство автоматизации ввода, чтобы, если внезапно пришлось его отключить, можно было бы обесточить требуемое реле, если это необходимо. Установка ничем не отличается от приведенного выше примера: существует только три реле, а не одно, и каждая фаза имеет свое. Выходы реле подключены к отдельным приборам с прямой нагрузкой: освещение, розетки, котлы.
Важно! Каждое устройство может быть настроено на различное время задержки. Реле напряжения — важная часть бытовой электрической цепи
Она защищает приборы от скачков напряжения. Установка не составит труда. Имеются варианты в виде розеток и удлинителей, а также обычных стационарных приборов
Реле напряжения — важная часть бытовой электрической цепи. Она защищает приборы от скачков напряжения. Установка не составит труда. Имеются варианты в виде розеток и удлинителей, а также обычных стационарных приборов.
Перенапряжение в результате коммутации
Такое явление может произойти при включении в линию или выключении приборов, дающих высокую индуктивную нагрузку. К ним относятся блоки питания, электромоторы, а также мощные инструменты, запитывающиеся от сети.
Этот эффект обусловлен законами коммутации. Моментальное изменение величины тока в соленоиде, а также разности потенциалов на конденсаторе произойти не может. Когда цепь с такой нагрузкой соединяется или размыкается, то в месте контакта отмечается появление вызванного самоиндукцией и коммутационными процессами электрического потенциала.
Течение переходного процесса всегда сопровождается выбросом напряжения, которое обладает полярностью, обратной входному. Небольшая емкость проводников в сети вызывает резонанс, длящийся короткое время и вызывающий высокочастотные колебания. По завершении переходного процесса они затухают.
Сколько продлится перенапряжение и какова будет его величина, зависит от следующих показателей:
- Индуктивность нагрузки.
- Моментальное значение разности потенциалов при коммутации.
- Емкость подключающих электрических кабелей.
- Реактивная мощность.
Реле в помощь от непредвиденных перепадов
Защита дома при помощи РН нужна тогда, когда напряжение в сети устойчиво, а скачки происходят достаточно редко. РН — устройство, которое может узнавать параметры тока и разорвать цепь тогда, когда возникает опасное напряжение. После нормализации работа электрической сети восстанавливается. Функция возобновления питания через определенный промежуток времени помогает увеличить срок службы бытовых устройств.
У РН небольшие габариты, низкая цена и хорошее быстродействие. Что касается недостатков, то РН не может сглаживать колебания электрической энергии. Чтобы максимально защитить сеть, следует установить несколько устройств.
Реле первого типа отличается сложной конструкцией. Установить его можно лишь при наличии некоторых знаний — такие устройства монтируют на входе в помещение.
Также следует знать, что реле напряжения бывают для одной и для трех фаз. В быту следует подключать однофазные, чтобы при колебании напряжения на 1 фазу не было отключения других. Реле с тремя фазами применяют для защиты двигателей и других потребителей.
Описание популярных моделей
Схемы подключения и настройки большинства моделей, предлагаемых отечественными производителями, имеют много общего, отличаться могут только деталями.
Приборы под маркой Зубр
Защитные устройства этой серии включаются схему энергоснабжения двумя способами:
- упрощенное внутреннее подключение;
- совместно с УЗО и защитным автоматом.
В первом случае нагрузка подсоединяется непосредственно к выходу прибора, а во втором цепь контроля замыкается через УЗО и АВ. Такое включение Зубра позволяет защитить линию не только от перепадов напряжения, но и от утечек по току.
Приборы имеют различные варианты исполнений, отличающиеся номинальными токами (25-63 Ампера). Верхний порог срабатывания – от 220 до 280 с шагом 1 Вольт, а его нижнее значение – от 120 до 210-ти Вольт. Время повторного включения в линию варьируется от 3-х до 600 сек. Шаг регулировки – 3 секунды.
Серия РН
РН-111
Модель РН-113 включается после электросчетчика и допускает ручное выставление значений нижнего и верхнего порогов срабатывания, индицируемых на встроенном в лицевую панель дисплее. Прибор способен автоматически подключать питающую сеть при восстановлении ее параметров после сильных скачков напряжения.
Для нормальной работы устройств этой серии необходим запас по мощности не менее 20%.
Помимо предельных значений на индикаторе высвечиваются параметры сети при отключении потребителя, а также время, оставшееся до включения. Номинальный ток составляет 32 Ампера; при желании он может быть увеличен за счет установки магнитного пускателя.
Серия УЗМ
Реле напряжения УЗМ-51М
Прибор УЗМ-51М, устанавливаемый сразу после электросчетчика, рассчитан на номинальный ток до 63-х Ампер и занимает сразу 2 модуля на DIN-рейке. Его стандартная ширина – 35 мм. Максимально выставляемая уставка по верхнему пределу напряжения составляет 290 Вольт. Нижний порог срабатывания по перенапряжению равен 100 Вольтам.
Время повторного включения, задаваемое пользователем вручную, может принимать два фиксированных значения – 10 секунд и 6 минут. Приборы серии УЗМ допускается устанавливать в сетях с любой системой заземления: TN-C, TN-S или TN-C-S.
Приборы от фирмы «DigiTOP»
РКН серии V-protektor используются только для защиты от перепадов напряжения. Они рассчитаны на номинальные токи от 16 до 63 Ампер. Верхний порог срабатывания задается в границах от 210 до 270-ти, а нижний – от 120 до 200 Вольт. Время автоматического восстановления включенного состояния – от 5 до 600 сек. Трехфазный прибор V-protektor 38 рассчитан на максимальный ток не более 10 Ампер.
Устройства марки АВВ
Реле напряжения АВВ
Популярные на рынке реле ABB серии CM позволяют регулировать порог срабатывания в широком диапазоне значений (от 24-х до 240 Вольт – в однофазных и от 320 до 430 Вольт в трехфазных цепях). Время восстановления у большинства моделей составляет от 1 до 30 секунд.
Подключение
Подключение может быть произведено двумя методами. Первое, как правило, подразумевает прохождение всей нагрузки через контакты. Второе же является косвенным. Это та база, которая была объяснена в принципах работы реле напряжения. Разберем подробно каждый из них.
Однофазный
Подключение однофазных моделей реле контроля напряжения весьма простое, потому что происходит напрямую к сети. Перед ним необходимо установит только УЗО, чтобы нивелировать какие-либо утечки тока. Вот как выглядит весь процесс:
- Сначала подключаемся к нулевой шине, а после нее к выводу N.
- После берем фазный провод и соединяем его с выводом L.
- Третий же вывод реле используется при подключении нагрузки конкретных электрических приборов.
Остается только проверить работу посредством индикаторов.
Трехфазный
Здесь все чуточку сложнее, но общие принципы сохранены:
- Подключаем все фазные кабели от трехполюсного автомата на вход.
- Устанавливаем реле.
- Подсоединяем к выводам используемого УЗО фазы и нуль.
Проверяем работу на наличие ошибок.
Перенапряжение в сети
Для начала определимся с вопросом: “Что собой представляют перенапряжения в сети?”
Перенапряжения в сети – это результат аварии или избытка электроэнергии, связанного с ее неравномерным потреблением. Длительная работа при повышенном напряжении ускоряет расход ресурса аппаратуры, а значительное превышение нормального уровня напряжения приводит к выходу из строя и возможному возгоранию.
Итак авария, избыток энергии – несколько туманно, но что кроется за этой формулировкой?
“Почему возникает перенапряжение в сети?”. Причин несколько. Выделим самые распространенные:
Начнем с того, что к электросети переменного тока подключены не только вы один (ваша квартира/дом), а множество таких же как вы потребителей и, что немаловажно, еще и многие промышленные потребители. Казалось бы, какое влияние может один дом оказать на электросеть? Безусловно незначительное влияние.
Тут сделаем отступление на тему “А как вообще я влияю на сеть?”:
Представьте, что вся сеть — это огромный накопитель/распределитель энергии(Мега LC фильтр).
Итак Вы сидите дома, у Вас все приборы(вся бытовая техника) работает, в этот момент наш Мега LC-фильтр(с бесконечной, возможной подводимой мощностью) потребляет некий установившийся ток и распределяет его на множество потребителей
Все замечательно напряжение в сети 220В, и тут Вы выключаете всю свою технику — Вы мгновенно перестаете потреблять нужный Вам ток(нужную мощность), а Мега фильтр всё еще подпитывается установившейся мощностью, что происходит когда на конденсатор приходит больше энергии чем от него отбирается? — правильно на нем подскакивает напряжение.
Итак, как мы уже убедились выше, каждый маломальский потребитель вносит в момент вкл/выкл оборудования (динамические переходные процессы) свой вклад в дисбаланс сетевого напряжения.
А если одновременно с вами 1000 человек включат всю свою технику — тогда мы получаем некое перенапряжение, — но не стоит пугаться — оно все равно будет меньше допустимого ГОСТ-ом и все ваше оборудование продолжит работу в нормальном режиме.Другое дело, что если одновременно включит/выключит своё оборудование целый завод. Представляете какой скачок будет!!! Данный вариант возможен в районах, где вся инфраструктура завязана на один большой завод. Тогда возможно, что ваша техника сгорит.
Не спешите это еще не все… описанное выше всего лишь одна из возможных причин перенапряжения.
Еще одна из причин бросков напряжения — это обрывы сетевого провода или КЗ. Представьте города А, Б, и В, потребляли равную мощность и тут на линию электра передачи(ЛЭП), шедшую к городу А, упало дерево — обрыв как результат — скачок напряжения в сети и люди из городов Б и В теряют аппаратуру.
Причина чисто Российского характера — выключили у вас в подъезде свет — вы позвонили в соответствующую тех. службу. Пришёл Вася электрик и щелкнул не тем тумблером, у вас в подъезде, подключив на фазу вместо 220В сеть 380В…Не надо смеяться, случай распространенный…
Последний, но не по значению, это скачки напряжения, вызванные грозовыми разрядами вблизи ЛЭП. Очень опасно — я настоятельно рекомендую, если у вас нет специального оборудовании для защиты от перенапряжений – выключать бытовую технику из сети во время грозы.
Все вышесказанное для пунктов 1-2 тем хуже, чем меньше мощность сети.
Иногда возникает вопрос для кого опаснее перенапряжения – для жителей мегаполисов или для жителей маленьких городов и деревень. Оказывается, что опасно для всех. Для горожан опасны пункты 1 и 3, а для деревень и дачных участков 2 и 4, хотя все относительно.
Итак, мы рассмотрели основные причины перенапряжений в сети, но легче от этого не становится, ведь техника уже сгорела, тогда читайте дальше.
Кто ответит за потерянную аппаратуру?
Как это ни парадоксально, несмотря на то, что поставщик электроэнергии обязуется обеспечивать вас напряжением установленного качества, вы скорее всего не сможете получить компенсацию за утраченное оборудование.
Это связано с тем, что во первых в большинстве случаев поставщик электроэнергии гос. предприятие(сразу отпадают варианты т.к. выиграть суд у государства на территории этого государства это нонсенс), во вторых, как вы сможете доказать, что причина выхода из строя техники есть перенапряжение в сети, а не дефект техники.
Так что вывод весьма печален – на 99% вы ни с кого не возьмете денег за утраченное оборудование.
Что же делать, неужели каждый раз выкидывать технику? Конечно же нет. Существуют методы борьбы с перенапряжениями.
Как реле работает
Итак, понятно почему нужно реле напряжения в квартире, но каков его принцип действия. Ведь человеку перед покупкой необходимо отчетливо понимать, как работает реле. В противном случае возможна либо неправильно установка, несмотря на наличие инструкций, либо невозможность правильно среагировать в экстренной ситуации.
Если говорить просто, то вся конструкция основана на микроконтроллере, что отвечает за управление. Благодаря ему производится подача сигнала на электромагнитное реле, что в свою очередь либо замыкает, либо размыкает цепь. Нужно также понимать, что сама микросхема на пассивной основе производит регулировку поступающего напряжения, показывая это сигналами на реле.
