Схема защиты от перепадов напряжения в сети: Статьи о стабилизаторах напряжения, ИБП и другой продукции ГК «Штиль»

Содержание

Защита от перепадов напряжения в сети. Схема устройства

Скачки напряжения в электросети не редкость в наше время, особенно в населенных пунктах. Чрезмерное превышение напряжения в сети от нормы может привести к выходу из строя бытовой техники. Только защита от перепадов напряжения в сети может помочь в данной ситуации.

Приведенное в данной статье устройство предназначено для защиты электроприборов от перепадов напряжения. Суть работы своеобразного электронного предохранителя заключается в отключении нагрузки при превышении напряжения в электросети выше определенного уровня. По истечении минуты после стабилизации напряжения, электроприборы снова будут подключены к электросети. Минутная задержка необходима для предотвращения включения и выключения нагрузки при частом колебании напряжения в сети.

Описание работы устройства защиты

На резисторах R1-R3 и стабилитронах VD1-VD2 собран датчик сетевого напряжения.  На данный датчик с диода VD8 поступают полуволны сетевого напряжения.

Сопротивление  резистора R2 подобрано таким образом, что при нормальном напряжении в электросети стабилитроны VD1 и VD2 закрыты, так как поступающее на них напряжение меньше чем напряжение их стабилизации.

В результате при стабильном напряжении в электросети на входе 12 счетчика DD1 будет лог.0, а при повышении напряжения лог.1. Для предотвращения выхода из строя счетчика DD1 в результате повышения входного сигнала выше напряжения его питания, в схему выключен стабилитрон VD3. Так же для подавления помех от работающих приборов на входе 12 счетчика установлен фильтр низкой частоты, состоящий из резистора R4 и конденсатора C1. На счетчике D1 и элементах C2,R5,R6 построен таймер на одну минуту.

Работает устройство защиты следующим образом. При включении устройства и стабильном напряжении в электросети запускается таймер и спустя  одну минуту на выводе 3 счетчика DD1 появится лог.1 и через диод VD4 блокируется работа таймера. Одновременно с вывода 3 счетчика DD1 сигнал лог.

1 поступает на ключ состоящий из транзисторов VT1 и VT2, который подключает нагрузку к электросети.

В случаи, когда в электросети резко повышается напряжение сверх нормы, стабилитроны VD1  и VD2 открываются и на выводе 12 счетчика DD1 появится лог.1. В результате чего счетчик DD1 обнуляется и на выводе 13 появляется лог.0, что свою очередь отключает нагрузку от сети. После стабилизации напряжения в электросети начинается новый одноминутный отчет, после чего нагрузка опять подключается к электросети. Если же  в течение данной минуты был новый скачок напряжения, то счетчик опять обнуляется и отсчет времени начинается снова.

Допустимая максимальная мощность  нагрузки, которая может быть подключена к данному устройству защиты от перепадов напряжения, должна быть не больше 1000 ватт при условии, что силовые  транзисторы будут установлены на радиаторе.

Стабилитрон КС551А можно заменить на другие с суммарным напряжением стабилизации около 110 вольт. К примеру, можно применить один стабилитрон КС591А или три КС533А.   Стабилитрон Д814Д можно заменить на КС213Б, КС512А.  Диод КД105Б можно заменить на КД209, КД243Г, 1N4004. Диод КД521А возможно заменить на 1N4148. Мощность резисторов R1и R8 должна быть не менее 0,5 ватт.

Для настройки устройства необходимо временно выпаять диод VD4. К выводу 9 счетчика DD1 необходимо подключить осциллограф либо логический пробник. С ЛАТР на устройство необходимо подать напряжение выше нормального, допустим 250 вольт. Вращая движок резистора R2 необходимо добиться исчезновения импульсов на выводе 9 счетчика  DD1. То есть при уменьшении напряжения импульсы должны появляться, а при достижении 250 вольт исчезать.  После настройки необходимо отключить устройство от электросети и впаять на место диод VD4.

Внимание! Так как элементы схемы находятся под напряжением электросети, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.

Источник: Радиоконструктор 04-2009

Методы защиты бытовых электрических сетей от перепадов напряжения, разновидности защитных устройств и способы их установки.

Для защиты домашних потребителей от скачков напряжения применяются разные типы защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.

Реле контроля напряжения

Защищать домашнюю систему электроснабжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. Реле контроля напряжения представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели напряжения выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как напряжение в общей сети нормализуется, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в РН, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, например, холодильников.

Реле контроля обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания напряжения. При этом для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.

РН защищает сеть только от недопустимых скачков напряжения и не предназначено для защиты от коротких замыканий (эту функцию выполняют автоматические выключатели).

Современные РН бывают трех типов:

1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.

2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.

3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.

Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение и защищают от скачков напряжения все домашнее электрооборудование.

Выбор РН

Выбирая реле напряжения для защиты домашней сети, 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.

loaпоьзователь FORUMHOUSE

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но, возможно, 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.

Установка РН

Стандартная схема установки реле напряжения в распределительный щиток показана на схеме.

Работы по установке РН следует производить только при отключенном вводном выключателе!

Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке напряжения за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки.

РН, вмонтированное в щиток, занимает минимум пространства на DIN-рейке.

Если суммарная мощность потребителей домашней сети превышает 7 кВт, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью.

Vitichekпользователь FORUMHOUSE

К любому реле лучше ставить контактор, хоть производители и пишут, что РН выдерживает большие токи. Контактор имеет большие контакты и меньшее сопротивление.

Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого скачка напряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:

Регулировка реле контроля напряжения

Для того чтобы реле напряжения смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно реле напряжения, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Допускаемое отклонение напряжения от номинальных показателей в отечественных энергетических сетях составляет 10% (198…242В). В случае частого срабатывания РН эти показатели можно брать за основу, осуществляя регулировку реле. Однако чувствительную бытовую электронику в этом случае рекомендуется защищать с помощью недорогих переносных стабилизаторов.

DenBakпользователь FORUMHOUSE

Никто и не говорит, что надо при плюс-минус 15В выключаться. Есть диапазон предельно допустимых отклонений в 10%, его большинство приборов должно выдерживать. Ставить нужно, исходя из этого, примерно 190В-250В. Хотя, с нашим состоянием сетей, особенно в частном секторе, возможно все. Так что разумная осторожность не повредит.

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к скачкам напряжения:

  1. К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В).
  2. Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения напряжения – 190 – 235В).
  3. Третья группа – это нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения напряжения – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Что касается времени задержки возобновления питания, то оно должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Защита трехфазной сети с помощью РН

Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.

Трехфазные реле напряжения созданы исключительно для защиты соответствующего оборудования (например, электродвигателя). Если подобное реле установлено на вводе в жилище, то перекос напряжения на одной из фаз приводит к обесточиванию всех однофазных потребителей.

Стабилизаторы напряжения

Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. В таких случаях рекомендуется более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.

По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным реле напряжения. Что касается стационарных стабилизаторов, то они представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны автоматически отключать питание потребителей при достижении критических значений.

Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).

Если в доме постоянно моргает свет, а напряжение выходит за пределы 195…245В, то пользоваться домашними электроприборами без стабилизатора запрещено!

Как выбирать стабилизатор

Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. При этом устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.

Mishael761пользователь FORUMHOUSE

Запас по мощности должен быть в 2 раза больше, чем существующие потребности. То есть стабилизатор мощностью 10 кВт рассчитан на половину реальной нагрузки (5кВт) при минимальном внешнем напряжении – 150 вольт (т.е. при большом падении). Это следует учитывать при выборе.

Установка стабилизатора

Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.

Встраивать стабилизатор (впрочем, как и РН) в общую схему следует непосредственно после счетчика. Ведь эти устройства тоже являются потребителями, следовательно, перед прибором учета их устанавливать нельзя.

Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора

Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защищать исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.

Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.

Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором, то на этот случай на форуме найдется подходящая тема.

А вот это видео поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ – монтаж щитка и распределительной коробки