Защита от перенапряжений в сети

[RM5Y]

Учитывая скорбный факт о том, что старые коммуникации со временем приходят в негодность а своевременная профилактика и ремонт осуществляются редко, пожинать скорбные плоды отгоревшего нуля и перепутанных электриками фаз приходится довольно часто. Не взирая на то, что в большинстве техники стоят варисторы после предохранителей- я видел массу случаев когда сетевая "банка" давно испустила дух, раздулась и залила электролитом плату а предохранитель ещё цел. Существуют, также промышленные устройства защиты от перепадов напряжения но там масштаб от 16А. Прикинув так и эдак решил сам собрать подобную схему. На моё счастье схем полно. Самые "передовые" основаны на принципе закорачивания сети с ожиданием сгорания предохранителя. Если в цепях на постоянном токе этот фокус работает то при отгоревшем нуле в сети может "не найтись" ожидаемых 10-16 ампер... Т.о. схемы "с коротышём" я отмёл.
Остановился вот на этой



что именно при льстило: схема после срабатывания не только отключает нагрузку но и отключается сама, что при трансформаторном питании очень важно. Кнопка пуска безразлична к токам нагрузки т.к. пускает лишь основное реле. Минимум деталей и заморочек.
С учётом того что всё я приобретал в магазине, за всё про всё я отдал порядка 350-400руб. Самыми дорогими оказалось реле К1 и трансформатор.

Всё устройство выполнено на односторонней плате из фольгированного стеклотекстолита размером 85*63мм. Реле К1 крепится к плате хомутом, поэтому в высоту габариты ограничиваются К" типа РЭС9.
При настройке устройства выяснилось что не очень удачно подобран делитель на R2-R3: для срабатывания схемы при 270 вольтах, нижнее плечо R3 получилось всего 3кОм а при 220 вольтах- примерно 2,6кОм. Так что можно смело вместо R2 ставить 200-220кОм а вместо R3: 4.7-6.8кОм. Скорее всего, вместо диода VD3 лучше применить стабилитрон, но для сравнения лучше по экспериментировать.
В моей интерпретации внесена кнопка S2 для отключения схемы и перенесена светодиодная индикация на само-блокировочную контактную группу К1. Само реле К1- китайское с 4мя группами контактов по 5амепер и обмоткой на 220в переменки: 1 группа идёт на самоблокировку, три оставшиеся- для коммутации нагрузки. Уверен, есть и более достойные реле и контакторы. Можно реле включать параллельно для увеличения мощности коммутируемой нагрузки, а, также, сделать вариант одновременного размыкания по фазе и нуля (в зависимости от желания и конкретной цели).
Если по входу такой схемы добавить хороший многозвенный фильтр, то можно получить прекрасную схему фильтрации и защиты своего шека на 2-3кВт... вряд ли в большинстве случаев нужно больше.

ЗДЕСЬ архив с принципиальной схемой в формате Splan и печатная плата в формате Sprint-Layout 6.0
Плата готова под ЛУТ (лазерно-утюжная технология), правда не забываем печатать только слой М2 в зеркальном отображении.
Само собой разумеется, всё выложенное- не для коммерческого использования.

Вот альтернативная конструкция, только трансформатор заменён параметрическим стабилизатором... тут кому что нравится больше. Правда, при завышенной сети основная схема остаётся под напряжением, но это легко устранимо.



Подобный принцип ОЧЕНЬ легко использовать на постоянном токе в альтернативу или для дублирования "тиристоров-которышей"

[RA3III]

Доброго времени суток, друзья!
В продолжение темы...
Есть еще и импульсные перенапряжения - Не менее отрицательный фактор.
Импульсные (операционные и коммутационные) перенапряжения, связанные с перебоями в электрической сети создают скачки напряжения в 3-5 раз выше номинального напряжения (220В) и происходят более часто, чем естественные причины (разряды молнии), таким образом приводя к преждевременному выходу из строя дорогостоящего оборудования.
Лечиться применением устройств "УЗИП" (Устройств защищающих от действия импульсного перенапряжения).
Устройства "УЗИП" выполняют две основных задачи:
Ограничивают действие импульсного перенапряжения до безопасного уровня и отводят импульсы тока в землю.
На фото:
1. ВРУ с УЗИП (Модули "УЗИП" внизу слева).
2. Действие импульсного перенапряжения.

P.S.: В качестве защиты от перенапряжений использую модульное устройство СР-730

[RM5Y]

На новом QTH по проекту стоит ограничитель импульсных перенапряжений. Стал пытать электриков как эти штуки работают и от чего защищают... так вот (с их слов) штука эта одноразовая, при большом скачке напряжения похожа на мощный варистор, который через большой отрезок времени получает необратимые изменения и коротит пакетник. Затем, ограничитель нужно менять. Закон сохранения энергии никто не отменял: есть излишек энергии- в большинстве случаев его преобразуют в тепло, вот почему автомат на реле выгодно отличается от варистора в лучшую сторону.

Вот фото готовой платы











Для упрощения схемы вместо VT1 и VT2 можно поставить тиристор... возможно, подойдёт даже КУ112- смотря какой ток обмотки реле. Вместо VD3 можно поставить стабилитрон.

[RA3III]

Защита от превышения/снижения действующего значения напряжения и защита от действия импульсного перенапряжения - Это разные вещи!

Превышение/снижение действующего значения напряжения - Причиной является несовершенство местной схемы электропитания (при использовании 3-х фазной сети происходит неравномерная нагрузка фаз, являющаяся причиной так называемого "перекоса фаз"). Об этом идет речь в посте #1

Действие импульсного перенапряжения - Причиной являются разряды молнии (природная причина) или коммутационные процессы. Об этом идет речь в посте #2

Импульсные перенапряжения, вызванные разрядом молнии:
Одной из главных причин возникновения импульсных перенапряжений в электроустановках и системах питания являются разряды молний. Хотя территория России не относится к зонам с высокой грозовой активностью, тем не менее, согласно статистике, на каждый квадратный километр приходится от 3 до 7 ударов молний. Электрооборудование объектов и зданий может быть повреждено на расстоянии от точки приложения удара молнии до 2000 метров в сельской местности и до 1500 метров в городских условиях. Все вышесказанное, а также наметившаяся тенденция к увеличению грозовой активности в связи с глобальными изменениями климата делает разряды молний серьезным фактором, оказывающим влияние на работоспособность инфраструктуры предприятий и жилых зданий. Результаты измерений токов разряда молний показывают, что максимальные их значения достигают порядка 200 кА. Величина генерируемых при этом импульсных перенапряжений зависит от сопротивления пути, по которому разряд молнии отводится в землю. Например, при ударе молнии в молниеотвод ток молнии попадает в заземлитель и растекается в земле. Допустим, сопротивление заземления равно 10 Ом, тогда только омическая составляющая перенапряжения способна превысить мегавольтный уровень. Воздействие этого потенциала через такие явления, как индуцированные перенапряжения, занос высокого потенциала, растекание токов молнии через систему заземления, способно привести к самым тяжелым повреждениям оборудования и электрических сетей. Грамотно спроектированная система первичной защиты, которая включает внешнюю молниезащиту, систему заземления, экранирования и уравнивания потенциалов, способна существенно ослабить воздействия, вызванные разрядом молнии.
Однако в большинстве случаев для того, чтобы снизить воздействия импульсных перенапряжений до безопасного для оборудования уровня, требуется использовать внутреннюю защиту – устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).


Коммутационные процессы как причина возникновения импульсных перенапряжений:
Импульсные перенапряжения, появляющиеся в связи с коммутационными процессами в сетях электропитания, происходят заметно чаще, чем импульсные перенапряжения, вызванные разрядом молний. Последствия их не столь сокрушительны, однако широта их воздействия на приборы несоизмерима, т.к. даже небольшое повреждение или нарушение работы оборудования снижает общую готовность системы к работе. Появление опасных всплесков напряжения возможно даже при переключении таких стандартных конечных устройств, как лампы дневного света, принтеры, компьютеры и электромоторы, это
особенно сильно проявляется при одновременной коммутации нескольких приборов.
Приборы с напряжением питания 230 В устойчивы к импульсным перенапряжениям от 1 до 2,5 кВ в зависимости от категории. Показательно, что при измерении импульсных перенапряжений при коммутации оборудования амплитуда импульса между нейтральным проводником и защитным заземлением достигает 4 кВ, хотя переключение происходит только в цепи активного проводника. Между фазным проводником и защитным заземлением импульсы напряжения могут достигать 6 кВ и выше. Из чего следует, что для достижения оптимальной защиты устройство должно быть защищено по всем подключенным к нему линиям.
Можно сказать, что каждая коммутационная операция в сети вызывает всплеск напряжения. Измерения показывают, что средние значения этих всплесков лежат в диапазоне от 2,5 кВ до 6 кВ. Разрушающий эффект, однако, присущ только импульсам с относительно длительной продолжительностью. Детальная информация о соотношениях амплитуды и частоты импульсных перенапряжений приводится в международном стандарте МЭК 62066 – 2002.

[RK6ATW]

вот почему автомат на реле выгодно отличается от варистора в лучшую сторону.

Ну это ваше личное мнение...На практике же дела обстоят несколько иначе...При размыкании реле вызванном перенапряжением между контактами тянется дуга и по плазме перенапряжение никуда не девается...тем более временные рамки срабатывания реле,по сравнению с варистором не в пользу реле...Варистор же при срабатывании становится "ломом" и не даёт напряжению расти,а также вызывает срабатывание автомата по входу....Вам наверно доводилось наблюдать самому или слышать от знакомых как мощная статика выводит из строя даже выключенные приборы(через разомкнутые контакты выключателей)...есть повод задуматься,почему производители ставят в УЗИПы и ОИНы варисторы а не реле?!...
Справедливости ради надо заметить что от прямого попадания молнии не защитят ни варисторы ни,тем более, релюхи...
Представленный вами девайс можно(переделав)использовать как пороговое устройство от повышенного напряжения,чтобы защитить бытовые приборы и лампы освещения,а так же от пониженного,чтобы защитить приборы с асинхронными движками...холодильник,например...

[R9AAA]

...штука эта одноразовая, при большом скачке напряжения похожа на мощный варистор, который через большой отрезок времени получает необратимые изменения и коротит пакетник.

Упал под стол. В шею надо гнать таких электриков. Число срабатываний ОПН - неограничено! Срок службы - 25 лет. В отличие от разрядников. И это действительно варистор 100%.
Если коротит пакетный выключатель (поинтересуйтесь в инете, что это такое), то его в мусорку.

... вот почему автомат на реле выгодно отличается от варистора в лучшую сторону.

Хм.. интересно чем? У них совершенно разное назначение. Вольт-секундная характеристика большинства ОПНов становится горизонтальной начиная с времени срабатывания 0,1-0,5 мкс. Покажите реле с большим быстродействием!
Ограничители Перенапряжений Нелинейные предназначены для защиты оборудования от коммутационных ( от 3 до 5 Uном, <100 мс) и грозовых (>10 Uном, <100 мкс) перенапряжений.

[RM5Y]

вопрос ушёл в разряд универсальных устройств защиты куда "приплели" и статику и молнию и даже ЭДС самоиндукции. В начале темы речь шла всего лишь о 380в при обрыве нуля вследствие перераспределения напряжения из-за разной нагрузки по фазам. Давайте отличать. С другой стороны если обсудим все возможные варианты и пути их решения- никому от этого плохо не станет.
Давайте не забывать о том, что в старых домах нормального заземления нет и не предвидится. На новом QTH меня заставили забить локальный контур заземления возле опоры и подключить его к щиту, так что в новых условиях возможностей прибавилось.

Теперь чисто практические наблюдения по отвалившемуся нулю в щитке: полно случаев когда, в частности, в компьютерных ИБП и телевизорах сперва выгорает инвертор во главе с сетевой банкой, после этого сгорает предохранитель. Варисторы часто прогорают или лопаются напополам. Бывает, позистор по петле размагничивания выручает прежде варистора.
Что касается молнии, то частенько лупит по сетям кабельного ТВ, при этом сетевая вилка бывает выключена. В частном секторе с открытой ЛЭП- тоже частенько... особливо на заболоченных местностях, рядом с высоковольтными ЛЭП и на возвышенностях.
Стоит упомянуть про систему громоотводов наличием которой и состоянием жил-контора не интересуется, при этом планомерно взимая оплату за текущий ремонт и ТО. Не обошла проблема громоотводов и новые многоквартирные дома: почему то их там просто нет- не знаю как там проектировали, строили по проекту и принимали, но в условиях продажности (мягко сказано), жильцы в новых домах чинят много свежекупленного далеко не по гарантии и не бесплатно.
Однажды у меня самого кабель кабельного ТВ упал оплёткой на металлическую оплётку газового шланга (плита при этом имеет авторозжиг от 220в)- в результате, шланг прогорел, благо Ангел-Хранитель оказался не курящий и газовый вентиль перекрыл "ДО". Пакетники в щитке не сработали. Обычно такое заканчивается потерей жилья, судя по отзывам в сети.
Ещё популярно народное заблуждение о том, что если фазу взять из розетки а ноль пустить на батарею отопления или газовую трубу, то можно своровать у государства... чем сиё может обернуться для нас-радиолюбителей кто любит заземляться на то что есть под рукой- не трудно найти в WWW. Однажды пришлось с боем пробираться на авто до клиента по перепаханной дороге... а причина в повреждении газопровода и выезде аварийной бригады... кто то из жильцов поселка (а м.б. несколько) ноль кидали на газовую магистраль.

[UA4-094-725]

Может, кому сгодится.

[UA6AFN]

В шею надо гнать таких электриков. Число срабатываний ОПН - неограничено!

А что-же так категорично? Или очередная истина в последней инстанции?
Может подучим матчасть?
ОПН относятся к высоковольтному оборудованию 6(10) кВ.Насчет неограниченности:умирают и после гроз, и в тихую погоду.Паспорта сейчас нет под рукой,но доберусь-посмотрю насчет кол-ва срабатываний или срока службы.
В низковольтном оборудовании (до 1 кВ) применяют ОИН (ограничитель импульсного напряжения).
Так вот с недавнего времени (года 2) ОИН-ы выпускают со сменным рабочим элементом -корпус под DIN-рейку остается а середина вытаскивается для замены.К чему-бы это?

Упал под стол.

Можете не вылазить.

[RA9OGA]

Я для своей квартиры купил готовое устройство ZAS: ZAS
и теперь за аппаратуру спокоен. По быстродействию и надёжности равных нет.

[R9AAA]

ОПН относятся к высоковольтному оборудованию 6(10) кВ.

И применяются в сетях 0,4 - 1150 кВ.

В низковольтном оборудовании (до 1 кВ) применяют ОИН (ограничитель импульсного напряжения).

ОПН тоже применяют. Например ОПН-0,38 УХЛ1. Вообще, ОПНом называется любой защитный аппарат на основе варистора.

Так вот с недавнего времени (года 2) ОИН-ы выпускают со сменным рабочим элементом -корпус под DIN-рейку остается а середина вытаскивается для замены.К чему-бы это?

К тому, что для сетей >1 кВ выполняются хоть какие-то элементарные расчеты защиты от перенапряжений. До 1000 В полная анархия. Поэтому и

умирают и после гроз, и в тихую погоду.

Далее, просмотрев несколько ссылок по ОИН, отметил для себя следующее:
- указаны параметры только для грозовых импульсов 8/20 мкс. Про коммутационные импульсы - ни слова (для ОПН есть).
- энергоемкость не приводится. Оно и верно. Никто же не считает.
Результат - нужны сменные элементы.

http://szp.spb.ru/viewpage.php?id=29 - ОПН-0,38
http://www.necm.ru/product/modular_equipment/201/ - ОПС1

Может подучим матчасть?

Очень нужная рекомендация. Очень.

Можете не вылазить.

Факт. Коммутацию антенн переделываю)

[RK6ATW]

Однажды у меня самого кабель кабельного ТВ упал оплёткой на металлическую оплётку газового шланга (плита при этом имеет авторозжиг от 220в)- в результате, шланг прогорел,

Как вы думаете-почему это произошло?...

Пакетники в щитке не сработали.

"Пакетники",в моём понимании, http://forca.ru/spravka/nizkovoltnoe...yuchateli.html и не должны были сработать...Вы не думайте что я придираюсь...просто режет ухо...

[RM5Y]

Как вы думаете-почему это произошло?...

вилка плиты была включена "не в той полярности" остальные подробности где и как гуляет фаза к нулю оставим и то как и чем питаются кабельные сети и почему от их кабеля "щипет" дамочек. Хорошо бы чтобы это учли в новостройках и соблюдали бы неукоснительно.

"Пакетники",в моём понимании, http://forca.ru/spravka/nizkovoltnoe...yuchateli.html и не должны были сработать...Вы не думайте что я придираюсь...просто режет ухо...

имена нарицательные часто приживаются, а, иногда отмирают... вспомним хотя бы полупроводниковый триод и современных транзистор. увы, сегодня мы чаще используем иностранный сленг от привносимых технологий и осязаемых продуктов производства... что теперь наши "спутник", "Гагарин" против "USB 2.0" и "WWW"?

[R9AAA]

Предлагаю сделать некоторое резюме.
1. Защита от перенапряжений должна быть комплексной.
2. От установившихся перенапряжений (смещение нейтрали) защищаем автоматикой, например, выбранной топикстартером.
3. От коммутационных и грозовых перенапряжений спасают варисторы, они же ОПН, они же ОИН. Единственное, стоит учитывать характер сетей при выборе средств защиты от грозовых и импульсных перенапряжений: для села и для сети с большим числом двигателей лучше выбирать ОПНы с большей энергоемкостью. В крайнем случае, допускается параллельное соединение ОПН.
4. От наносекундных импульсов спасет обычный Г-образный LC-фильтр. Главное, чтобы конденсаторы и дросселя держали высокие напряжения.
5. Хорошее заземление - лучше защита.

[UA4AEB/ex]

имена нарицательные часто приживаются, а, иногда отмирают...

Странно как-то, никогда не слышал, чтобы автоматические выключатели в щитках кто-то называл "пакетниками", если Вы их конечно имели ввиду говоря про то, что пакетник не сработал. "Имена нарицательные"