Причиной поломки бытовой техники и электрических бытовых приборов являются перепады напряжения (ПН). Обусловлено это тем, что каждый электротехнический агрегат бесперебойно и производительно может работать лишь при определенных параметрах электроэнергии, в частности – напряжения тока в сети и его силы. При превышении или понижении этих норм неизбежно происходит аварийная ситуация. Чтобы минимизировать или исключить риски больших финансовых потерь, нужно позаботиться о защите от перенапряжения сети 220В.
Что такое перепады напряжения
В соответствии с определением, которое приведено в ГОСТе, перепады напряжения или перенапряжение – это внезапное кратковременное понижение или повышение амплитуды напряжения с последующим восстановлением до номинальных параметров.
Объясняется природа происхождения данного явления тем, что несколько десятков лет назад проектировщики и строители даже представить не могли, что в современности в каждой квартире будет сосредоточено такое количество электрического оборудования. Максимальное потребление электричества утром и вечером отрицательно сказывается на работе всей электросети.
Электричество, которое течет по кабелю, попросту неспособно выдерживать такие нагрузки, что способствует аномальному их перегреву. С течением времени это приводит к ослабеванию контактов в распределительном щитке. Также нулевые провода часто отгорают, что может стать причиной скачка напряжения, например, от 110 до 360 вольт.
Коммутационное перенапряжение
Когда наблюдается момент перепада напряжения в электрических магистралях, за короткий промежуток времени их амплитуда изменяется. После этого они быстро возвращаются к параметрам, которые были вначале.
Продолжительность подобного импульса не превышает нескольких миллисекунд, его образование может быть обусловлено одной или несколькими причинами:
- При подключении мощного электрического оборудования, например, электрической сварки, коллекторного электродвигателя, наблюдается явление электростатической индукции.
- Перенапряжение, которое было вызвано коммутируемыми процессами. Они, в свою очередь, наблюдаются в момент отключения или включения электрических приборов с высокой мощностью.
- Грозовые разряды. Это природное явление способно стать причиной скачков напряжения до нескольких киловольт. Такие изменения в сети неспособен выдержать ни один прибор, также грозы становятся часто причинами пожара и отключения сети.
Изоляционный материал большинства проводов рассчитан на значительные ПН, поэтому пробои возникают редко. Если все-таки это произошло, возникает электрическая дуга. В результате появляется свободный путь для потока электронов.
В роли проводников выступают газы, которые заполняют все образованные пустоты. С течением времени, если не устранить поломку, ток постепенно нарастает, а защитная автоматика своевременно не определит аварийную ситуацию. Это приводит к выведению из строя почти всей проводки в помещении.
Длительное перенапряжение и провалы из-за недостатка напряжения
Чаще всего провоцирующим фактором продолжительного перенапряжения в сетях является нарушение целостности нулевого провода. Это состояние сопровождается неравномерным распределением нагрузки на фазные жилы, что приводит к перекосу фаз.
Неравномерный трехфазный ток воздействует на нулевой незаземленный кабель, что способствует накоплению в нем избыточного напряжения. Процесс увеличения его концентрации будет продолжаться до тех пор, пока неисправность не будет устранена или сеть окончательно не выйдет из строя.
Другое опасное состояние электрической сети, которое может нанести ощутимый урон – недостаток напряжения или провал. Такие явления довольно распространены в сельской местности. Суть заключается в падении показателя до критических отметок, что представляет серьезную опасность для проводки, бытовой техники и всех электрических приборов. Многие современные бытовые приборы оснащены несколькими блоками питания, провал напряжения приводит к отключению одного из них. Это останавливает рабочий процесс техники. Устранить проблему и предотвратить ее в будущем поможет стабилизатор, который фиксирует критические отметки и регулирует напряжение до номинальных показателей.
Виды и принципы устройств защиты
Защита от перенапряжения может осуществляться разными способами. Самыми востребованными, простыми в реализации и надежными считаются следующие устройства:
- молниезащитная система;
- ограничители (стабилизаторы) напряжения;
- датчики повышенного напряжения, которые используются в комплексе с УЗО, при нештатных или аварийных ситуациях вызывают утечку тока;
- реле перенапряжения.
Также были разработаны блоки бесперебойного питания, выполняющие аналогичные функции. Специфика их работы заключается в том, чтобы продолжить работу и отключить прибор по всем правилам.
Молниезащита
В зависимости от проекта сооружения и технических условий системы молниезащиты могут быть устроены разными способами.
- Распространенный способ – организация внешней молниезащиты. Сила удара молнии будет приходиться непосредственно на элементы самой системы. Приблизительная величина силы тока составляет 100 кА. От мощного импульса удается уберечься с помощью комбинированного УЗИП, который действует как выключатель и монтируется в водный электрический распределительный щиток. Одна такая система защиты предупредит выход из строя всего оборудования в доме.
- Внешняя молниезащита отсутствует, напряжение к дому подается по воздушной линии. Во время грозы молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, который проходит через УЗИП, величина приблизительно такая же, как и в предыдущем варианте – 100 кА. Уберечь бытовую технику от мощного скачка напряжения помогут специальные защитные устройства, которые устанавливают на вводном щите, месте ответвления линии, на столбе или стене здания. При эксплуатации распределительного щитка защита происходит по аналогичной предыдущему способу схеме.
Если УЗИП монтируется на столбе, дифференциальные устройства использовать нецелесообразно, поскольку на расстоянии от дома до столба возможны еще всплески напряжения.
Ограничители перенапряжений
Вопросы защиты от перенапряжения должны регулировать организации, поставляющие услуги. Они должны установить на ЛЭП требуемые защитные конструкции. Однако на практике проблема защиты дома от скачков напряжения – это проблема его жителей.
Защита от скачков напряжения в сети на воздушных ЛЭП и подстанциях осуществляется при помощи ОПН – ограничителей перенапряжения нелинейных. В состав конструкции входит варистор. Нелинейность заключается в изменении величины сопротивления в соответствии с величиной приложенного напряжения.
Когда сеть электроэнергии работает в штатном режиме, а напряжение соответствует номинальному, ограничитель обладает большим сопротивлением, который не позволяет протекать току. Если же, например, при ударе током образуется импульс, наблюдается резкое снижение сопротивления, что приводит к скачку напряжения.
Существуют компактные блоки модульных ограничений перенапряжений, которые занимают немного места в распределительном щитке дома. Эти устройства подсоединены к заземляющему контуру или рабочему заземлению, по которым проходят опасные импульсы.
Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы нормализуют напряжение и приводят его в соответствие с номиналом. С помощью встроенной панели инструментов допустимые пределы можно регулировать от 110 до 250 вольт.
Если в сети величина напряжения начинает скакать, устройство это улавливает и отключает питание в автоматическом режиме. Возобновляется подача питания лишь после того, как показатели сети возвращаются к рабочему режиму.
Сетевые фильтры
Электротехнические конструкции имеют весомые преимущества в сравнении с аналогами – доступная стоимость и простая конструкция. Невзирая на малую мощность, фильтр способен защитить бытовую технику при скачках напряжения до 450 вольт. Как показывает практика, даже если производитель заявляет большие показатели, выше 450 вольт сетевой фильтр не выдерживает – сгорает, но при этом оставляет в целостности дорогостоящую бытовую технику.
Ключевую роль в защите от перенапряжения играет варистор. При достижении показателей выше 450 вольт сгорает именно он. Деталь надежно защищает электротехнические конструкции от помех высокой частоты, которые могут возникнуть при включении или отключении электрических двигателей или сварочных аппаратов. Еще одна важная деталь конструкции – плавкий предохранитель, который срабатывает при коротких замыканиях.
Если сравнивать между стабилизатором напряжения и сетевым фильтром, лучше отдавать предпочтение первому, особенно при проживании за городом или в сельской местности.
Прежде чем приступить к установке защиты от скачков напряжения 380 и 220 вольт, нужно убедиться в том, что сеть полностью обесточена. Автоматическим выключателем отключают подачу электричества и на выходе проверяют напряжение с помощью индикаторной отвертки. Также большое значение имеет качество используемых материалов. От легковоспламеняемых нужно отказаться, поскольку рано или поздно они неизбежно приведут к аварии.