Защита электронной техники от перепадов напряжения

Защита электронной техники от перепадов напряжения

В соответствии со стандартом ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), в России напряжение в однофазной электрической сети должно составлять 230В ±10% при частоте 50Гц ±0,2Гц. Трехфазные электросети должны иметь межфазное напряжение 400В, напряжением фаза-нейтраль 230В при четырёхпроводной схеме включения «звезда». Но до сих пор в РФ используются и прежние напряжения 220/380В в электрических сетях, что также допускается указанным стандартом. Производители радиоэлектронной аппаратуры РЭА, в том числе и бытовой электроники, при проектировании и изготовлении своей продукции ориентируются именно на эти значения сетевого напряжения и допустимые его отклонения.

Реальное напряжение сети не всегда соответствует стандарту, особенно сильно могут проявляться временные отклонения от номинального значения. Могут происходить существенные перепады напряжения, вызванные целым рядом факторов, среди которых можно выделить следующие:

  • обрыв и попадание нулевого провода на одну из фаз в воздушных линиях при неблагоприятных погодных условиях (наиболее распространено в частном секторе);
  • короткие замыкания в электрической сети;
  • перекос фаз, вызванный перегрузкой одной из фаз каким-либо мощным потребителем;
  • плохой контакт в местах соединения нулевых проводников;
  • старая ветхая электропроводка внутридомовой электросети;
  • аварии или ошибки персонала при обслуживании электросети;
  • перегрузка электрической сети из-за устаревшего оборудования подстанций, не соответствующего возросшей мощности потребителей.

Наиболее чувствительными к перепадам напряжения электроприборами являются бытовые потребители тока, такие как холодильники, телевизоры, аудио- и видеотехника, компьютеры, офисная техника, а также другое электрооборудование, имеющее в своем составе сложную электронную технику и микропроцессорные системы управления. При повышенном напряжении чаще всего выходят из строя блоки питания электрооборудования, что требует длительного и дорогого ремонта. Даже если электронный прибор сразу не сломался, то перенапряжения существенно увеличивают вероятность поломки в будущем. Также резко увеличивается вероятность возникновения пожара. Пониженное напряжение, например, очень опасно для компрессора холодильника. Поэтому надо очень серьезно относиться к защите техники от скачков напряжения.

Какие существуют способы защиты электронной техники от перепадов напряжения?

Среди приборов защиты от перепадов напряжения можно выделить два типа – это стабилизаторы напряжения и реле напряжения.

Стабилизатор напряженияРеле напряжения

Стабилизатор напряжения – это электронное устройство, предназначенное для поддержания выходного напряжения в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки. Это хорошее решение для защиты от изменения напряжения в электросети, но наиболее дорогое. Стабилизаторы напряжения рационально применять в тех случаях, когда напряжение в сети длительное время имеет пониженное и повышенное значение. Для защиты от достаточно быстрых скачков напряжения стабилизатор может быть не лучшим решением, так как, например, электромеханические стабилизаторы очень инерционные приборы, и могут просто не компенсировать быстрый перепад напряжения.

Для большинства электронной техники полное отключение питания является гораздо менее вредоносным, чем работа при нестабильном питании. Для отключения электроники при возникновении опасной нестабильности питании служат реле контроля напряжения.

Реле напряжения – это электронный прибор, предназначенный для постоянного контроля напряжения в электросети и быстрого отключения от неё нагрузки при выходе напряжения за допустимые пределы. Реле напряжения бывают как однофазные, так и трехфазные, для защиты потребителей в соответствующих сетях.

Реле контроля напряжения могут защищать как целое здание, дом или квартиру, так и отдельный электроприбор. В первом случае, обычно, применяют реле с возможностью установки на DIN рейку и монтируют его в шкаф водно-распределительного устройства.

Монтаж на DIN-рейкуВодно-распределительное устройство

Для защиты отдельного потребители тока часто применяют реле для включения в штепсельную розетку или реле в виде удлинителя.

Реле напряжения в штепсельную розеткуРеле напряжения в виде удлинителя

Некоторые реле могут контролировать не только напряжение сети, но и потребляемый нагрузкой ток, защищая нагрузку от коротких замыканий и повышенного потребления тока. Такое реле напряжение и тока совмещает в себе функционал реле напряжения и ограничителя мощности. Измерение тока производится с помощью внутреннего или внешнего трансформатора тока.

Современное реле напряжения – это сложное электронное устройство, управляемое внутренним микроконтроллером. Микроконтроллер служит не только для управления, измерения и анализа электрических параметров сети и нагрузки, но и обеспечивает пользовательский интерфейс для программирования, настройки и индикации. Настройки реле устанавливаются пользователем с помощью кнопок или поворотных элементов управления. Значения настроек сохраняются в энергонезависимой памяти. Коммутация нагрузки производится обычно внутренним электромагнитным реле. Питание реле напряжения осуществляется от контролируемой электросети.

Подключение реле напряжения

Защитное реле напряжения имеет клеммы питания и клеммы выходных контактов для подключения нагрузки. Клеммы питания должны подключаться непосредственно к электросети, а выходные контакты реле должны включаться последовательно с нагрузкой:

Простая схема подключения реле напряжения

Если реле напряжения используется для защиты дома, дачи или квартиры, то водно-распределительное устройство, куда устанавливается реле, должно обязательно иметь автоматический выключатель (АВ). Автоматический выключатель защищает от короткого замыкания и превышения мощности в цепи нагрузки, а также служит для оперативного отключения подачи электрического тока. Автоматический выключатель должен быть обязательно установлен в разрыв фазного провода перед реле напряжения. Для защиты человека от поражения электрическим током утечки устанавливается УЗО (устройство защитного отключения):

Схема подключения реле напряжения с автоматическим выключателем и УЗО

Если по какой-то причине требуется, чтобы реле напряжения коммутировало ток больше номинального для реле значения, то необходимо нагрузку подключить через контактор (магнитный пускатель, силовое реле), который рассчитан на данный ток. Сечение проводов проводки должно соответствовать величине электрического тока, потребляемого нагрузкой.

В соответствии со сказанным выше, схема простого водно-распределительного устройства для однофазной сети выглядит следующим образом:

Схема защиты однофазной сети

В случае питания однофазных потребителей от трехфазной сети, водно-распределительное устройство может быть выполнено по следующей схеме::

Схема защиты трехфазной сети с однофазными потребителями

И схема простого водно-распределительного устройства для трехфазной сети:

Схема защиты трехфазной сети

В заключении стоит отметить еще одну разновидность защитных реле напряжения – это электронные переключатели фаз. Чаще всего дом, дача или квартира подключены к трехфазной сети, а питание потребителей производится от одной из фаз. Для трехфазных сетей часто возникает проблема перекоса фаз (перепады напряжения на одной или нескольких фаз) или полное отключения одной из фаз.

Электронный переключатель фаз

Переключатель фаз предназначен для бесперебойного питания однофазной нагрузки от трехфазной сети. Иными словами, если на той фазе, от которой запитан дом или квартира, возникает перепад напряжения или полное отключение, то электронный переключатель фаз быстро переключит питание на другую исправную фазу. В зависимости от качества напряжения на фазах и пользовательских настроек, переключатель автоматически производит выбор наиболее благоприятной фазы и запитывает от нее однофазную нагрузку.

Ключевые слова новостей, статей и записей блога