Обрыв нулевого провода в трехфазной электрической сети - опасное явление, которое может привести к различным негативным последствиям для бытовых электроприборов, а также для людей, которые их эксплуатируют. В данной статье рассмотрим последствия обрыва нулевого провода на конкретном примере и соответствующие способы защиты домашней электропроводки от обрыва нуля.
Последствия обрыва нулевого провода
В качестве примера рассмотрим многоквартирный дом, питающийся по наиболее распространенной системе заземления TN-C-S. Система данного типа предусматривает заземление нейтрали источника питания - трансформатора подстанции.
От подстанции к потребителю, в данном случае в дом, электричество поступает по четырем проводникам - трем фазным и проводнику, который совмещает функции рабочего нулевого и защитного заземляющего проводника.
После ввода в здание совмещенный проводник разделяется на рабочий нулевой проводник и защитный, а затем распределяется между квартирами.
Последствия перепадов напряжения наверняка всем известны. Значительное приведет к выходу из строя практически всей техники, которая в данный момент работала от сети. Чрезмерно низкое напряжение за считанные минуты выведет из строя компрессор холодильника или кондиционера, электродвигатель стиральной машины и другие электроприборы, конструктивно имеющие электродвигатели. Ненормальный режим работы электроприборов может закончиться выходом их из строя с последующим возгоранием.
Выход из строя бытовой техники - это не самое страшное. В случае перегорания нуля до ввода в дом, то есть до разделения его на нулевой и заземляющий проводник, на всех заземленных элементах оборудования, бытовых электроприборах появляется фазное напряжение. В случае прикосновения к таким электроприборам человек будет поражен электрическим током.
В данном случае при возможной утечке тока на заземленный корпус УЗО моментально обесточит электропроводку. Некоторые типы устройств защитного отключения имеют дополнительную функцию защиты от перепадов напряжения, то есть такое устройство будет совмещать в себе функции двух защитных аппаратов.
Андрей Повный
Еще 15 - 20 лет назад нагрузки на электросеть были относительно маленькие, сегодня же наличие большого количества бытовой техники спровоцировало рост нагрузок в разы. Старые провода далеко не всегда способны выдержать большую нагрузку и со временем возникает потребность в их замене. Прокладка электропроводки в доме или квартире - дело, требующее от мастера определенных знаний и умений. Прежде всего, это касается знания правил по разводке электропроводки, умения читать и создавать схемы проводки, а также навыков по электромонтажу. Конечно, сделать прокладку электропроводки своими руками можно, но для этого необходимо придерживаться изложенных ниже правил и рекомендаций.
Правила разводки электропроводки
Вся строительная деятельность и строительные материалы строго регламентируются сводом правил и требований - СНиП и ГОСТ. Что касается монтажа электропроводки и всего, что связано с электричеством, то следует обратить внимание на Правила Устройства Электроустановок (сокращенно ПУЭ). Этот документ прописывает, что и как делать при работе с электрооборудованием. И если мы хотим проложить электропроводку, то нам потребуется изучить его, особенно ту часть, что относится к монтажу и выбору электрооборудования. Ниже приведены основные правила, которых следует придерживаться при монтаже электропроводки в доме или квартире:
- ключевые элементы электропроводки, такие как короба распределения, счетчики, розетки и выключатели должны быть легкодоступны;
- установка выключателей выполняется на высоте 60 - 150 см от пола. Сами выключатели располагаются в местах, где открытая дверь не препятствует доступу к ним. Это значит, что если дверь открывается направо, то выключатель находится с левой стороны и наоборот. Провод к выключателям прокладывается сверху вниз;
- розетки рекомендуется устанавливать на высоте 50 - 80 см от пола. Продиктован такой подход безопасностью при затоплении. Также розетки устанавливаются на расстоянии более 50 см от газовых и электроплит, а также радиаторов отопления, труб и прочих заземленных предметов. Провод к розеткам прокладывается снизу вверх;
- количество розеток в помещении должно соответствовать 1 шт. на 6 м2. Кухня является исключением. На ней устанавливается такое количество розеток, сколько необходимо для подключения бытовой техники. Установка розеток в туалете запрещена. Для розеток в ванной за её пределами обустраивается отдельный трансформатор;
- прокладка проводки внутри или снаружи стен выполняется только по вертикали или горизонтали, а место прокладки отображается на плане проводки;
- провода прокладываются на определенном расстоянии от труб, перекрытий и прочего. Для горизонтальных требуется расстояние в 5 - 10 см от балок перекрытия и карнизов и 15 см от потолка. От пола высота составляет 15 - 20 см. Вертикальные провода размещаются на расстоянии более 10 см от края проёма двери или окна. Расстояние от газовых труб должно составлять минимум 40 см;
- при прокладке внешней или скрытой проводки необходимо следить, чтобы она не соприкасалась с металлическими частями строительных конструкций;
- при прокладке нескольких параллельно идущих проводов расстояние между ними должно быть минимум 3 мм или каждый провод должен быть спрятан в защитном коробе или гофре;
- разводка и соединение проводов выполняется внутри специальных распределительных коробов. Места соединения тщательно изолируются. Соединение медного и алюминиевого провода между собой строго запрещено;
- заземление и нулевые провода закрепляются к приборам болтовым соединением.
Проект и схема разводки электропроводки
Работы по прокладке электропроводки начинаются с создания проекта и схемы разводки. Этот документ является основой будущей проводки дома. Создание проекта и схемы достаточно серьезное дело и его лучше доверить опытным специалистам. Причина простая - от этого зависит безопасность проживающих в доме или квартире. Услуги по созданию проекта обойдутся определенную сумму, но это того стоит.
Тем, кто привык все делать своими руками, придется, придерживаясь вышеописанных правил, а также изучив основы по электрике, самостоятельно сделать чертеж и расчеты по нагрузкам на сеть. Особых сложностей в этом нет, особенно если есть хоть какое-то понимание, что такое электрический ток, и каковы последствия неаккуратного обращения с ним. Первое, что потребуется, это условные обозначения. Они приведены в фото ниже:
Используя их, делаем чертеж квартиры и намечаем точки освещения, места установки выключателей и розеток. Сколько и где они устанавливаются, описано выше в правилах. Основная задача такой схемы - это указание места установки приборов и прокладки проводов. При создании схемы электропроводки важно заранее продумать где, сколько и какая будет стоять бытовая техника.
Следующим этапом создания схемы будет разводка проводов к точкам подключения на схеме. На этом моменте необходимо остановиться подробнее. Причина в типе разводки и подключения. Всего таких типов несколько - параллельный, последовательный и смешанный. Последний наиболее привлекательный в силу экономного использования материалов и максимальной эффективности. Для облегчения прокладки проводов все точки подключения разбиваются на несколько групп:
- освещение кухни, коридора и жилых комнат;
- освещение туалета и ванной;
- электроснабжение розеток жилых комнат и коридора;
- электроснабжение розеток кухни;
- электроснабжение розетки для электроплиты.
Вышеприведенный пример лишь один из многих вариантов групп освещения. Главное, что необходимо понять, - это то, что если сгруппировать точки подключения, уменьшается количество используемых материалов и упрощается сама схема.
Важно! Для упрощения прокладки проводки к розеткам провода можно уложить под пол. Провода для верхнего освещения прокладываются внутри плит перекрытия. Эти два способа хорошо применять, если не хочется штробить стены. На схеме такая проводка отмечается пунктиром.
Также в проекте электропроводки указываются расчет предполагаемой силы тока в сети и используемые материалы. Расчет выполняется по формуле:
I= P / U ;
где P - суммарная мощность всех используемых приборов (Ватт), U - напряжение в сети (Вольт).
Например, чайник 2 кВт, 10 лампочек по 60 Вт, микроволновка 1 кВт, холодильник 400 Вт. Сила тока 220 Вольт. В результате (2000+(10х60)+1000+400)/220=16,5 Ампер.
На практике сила тока в сети для современных квартир редко когда превышает 25 А. Исходя из этого, и подбираются все материалы. В первую очередь это касается сечения электропроводки. Чтобы облегчить выбор, в приведенной ниже таблице указаны основные параметры провода и кабеля:
В таблице указаны предельно точные значения, а так как довольно часто сила тока может колебаться, то потребуется небольшой запас для самого провода или кабеля. Поэтому всю проводку в квартире или доме рекомендуется выполнить из следующих материалов:
- провод ВВГ-5*6 (пять жил и сечение 6 мм2) используется в домах с трехфазным питанием для соединения щитка освещения с основным щитом;
- провод ВВГ-2*6 (две жилы и сечение 6 мм2) используется в домах с двухфазным питанием для соединения щитка освещения с основным щитом;
- провод ВВГ-3*2,5 (три жилы и сечение 2,5 мм2) используется для большей части проводки от щитка освещения до распределительных коробок и от них до розеток;
- провод ВВГ-3*1,5 (три жилы и сечение 1,5 мм2) используется для проводки от распределительных коробок до точек освещения и выключателей;
- провод ВВГ-3*4 (три жилы и сечение 4 мм2) используется для электроплит.
Чтобы узнать точную длину провода, придется немного побегать с рулеткой по дому, а к полученному результату добавить еще 3 - 4 метра запаса. Все провода подключаются к щитку освещения, который устанавливается при входе. В щиток монтируются автоматы защиты. Обычно это УЗО на 16 А и 20 А. Первые используются для освещения и выключателей, вторые для розеток. Для электроплиты устанавливается отдельный УЗО на 32 А, но если мощность плиты превышает 7 кВт, тогда ставят УЗО на 63 А.
Теперь необходимо подсчитать, сколько надо розеток и распределительных коробов. Тут все довольно просто. Достаточно взглянуть на схему и произвести простой подсчет. Помимо описанных выше материалов потребуются различные расходники, такие как изолента и колпачки СИЗ для соединения проводов, а также трубы, кабель-каналы или короба для электропроводки, подрозетники.
Монтаж электропроводки
В работах по монтажу электропроводки нет ничего сверхсложного. Главное при монтаже придерживаться правил техники безопасности и следовать инструкции. Все работы можно выполнить в одиночку. Из инструмента для выполнения монтажа потребуется тестер, перфоратор или болгарка, дрель или шуруповерт, кусачки, пассатижи и крестовая и шлицевая отвертки. Не лишним будет лазерный уровень. Так как без него достаточно сложно сделать вертикальную и горизонтальную разметку.
Важно! Выполняя ремонт с заменой проводки в старом доме или квартире со скрытой проводкой, необходимо вначале найти и при необходимости убрать старые провода. Для этих целей используется датчик электропроводки.
Разметка и подготовка каналов для электропроводки
Начинаем монтаж с разметки. Для этого при помощи маркера или карандаша наносим на стену метку, где будет проложен провод. При этом соблюдаем правила размещения проводов. Следующим шагом будет отметка мест под установку осветительных приборов, розеток и выключателей и щитка освещения.
Важно! В новых домах для щитка освещения предусмотрена специальная ниша. В старых такой щиток просто навешивается на стену.
Закончив с разметкой, приступаем либо к монтажу проводки открытым способом, либо к штроблению стен для скрытой проводки. Вначале при помощи перфоратора и специальной насадки коронки вырезаются отверстия под установку розеток, выключателей и распределительных коробок. Для самих проводов делаются штробы при помощи болгарки или перфоратора. В любом случае будет очень много пыли и грязи. Глубина канавки штробы должна составлять около 20 мм, а ширина быть такой, чтобы в штробу беспрепятственно помещались все провода.
Что касается потолка, то тут есть несколько вариантов решения вопроса с размещением и закреплением проводки. Первый - если потолок будет навесной или натяжной, то вся проводка просто закрепляется к перекрытию. Второй - делается неглубокая штроба для проводки. Третий - проводка прячется в перекрытии потолка. Первые два варианта предельно просты в исполнении. А вот для третьего придется сделать некоторые пояснения. В панельных домах используются перекрытия с внутренними пустотами, достаточно сделать два отверстия и протянуть внутри перекрытия провода.
Закончив со штроблением, переходим к последнему этапу подготовки к монтажу проводки. Провода, чтобы завести их в комнату, необходимо протягивать сквозь стены. Поэтому придется при помощи перфоратора пробить отверстия. Обычно такие отверстия делаются в углу помещений. Также проделываем отверстие для завода провода от распределительного щитка к щитку освещения. Закончив штробление стен, начинаем монтаж.
Монтаж открытой электропроводки
Начинаем монтаж с установки щитка освещения. Если для него была создана специальная ниша, то помещаем его туда, если же нет, то просто навешиваем его на стену. Внутрь щитка устанавливаем УЗО. Их количество зависит от количества групп освещения. Собранный и готовый к подключению щиток выглядит так: в верхней части находятся нулевые клеммы, снизу заземляющие, между клеммами установлены автоматы.
Теперь заводим внутрь провод ВВГ-5*6 или ВВГ-2*6. Со стороны распределительного щитка подключение электропроводки выполняет электрик, поэтому пока оставим его без подключения. Внутри щитка освещения вводный провод подключается следующим образом: синий провод присоединяем к нулю, белый к верхнему контакту УЗО, а желтый провод с зеленой полосой присоединяем к заземлению. Автоматы УЗО соединяем между собой последовательно вверху при помощи перемычки от белого провода. Теперь переходим к разводке проводки открытым способом.
По намеченным ранее линиям закрепляем короба или кабель-каналы для электропроводки. Зачастую при открытой проводке сами кабель-каналы стараются разместить около плинтуса или наоборот практически под самым потолком. Короба для проводки закрепляем при помощи саморезов с шагом 50 см. Первое и последнее отверстие в коробе делаем на расстоянии 5 - 10 см от края. Для этого засверливаем отверстия в стене при помощи перфоратора, забиваем внутрь дюбель и закрепляем кабель-канал саморезами.
Еще одной отличительной особенностью открытой проводки являются розетки, выключатели и коробки распределения. Все они навешиваются на стену, вместо того чтобы вмуровываться внутрь. Поэтому следующим шагом будет их установка на место. Достаточно приложить их к стене, наметить места для крепежа, засверлить отверстия и закрепить их на месте.
Далее приступаем к разводке проводов. Начинаем с прокладки основной магистрали и от розеток к щитку освещения. Как уже отмечалось, используем для этого провод ВВГ-3*2,5. Для удобства начинаем от точки подключения в сторону щитка. На конце провода вешаем ярлычок с указанием, что за провод и откуда он идет. Далее прокладываем провода ВВГ-3*1,5 от выключателей и осветительных приборов к распределительным коробкам.
Внутри распределительных коробок провода соединяем при помощи СИЗов или тщательно изолируем. Внутри щитка освещения основной провод ВВГ-3*2,5 подключается следующим образом: коричневая или красная жила - фаза, подключается к низу УЗО, синий - ноль, присоединяем к нулевой шине вверху, желтый с зеленой полосой - заземление к шине внизу. При помощи тестера «прозваниваем» все провода, чтобы исключить возможные ошибки. Если все в порядке, вызываем электрика и подключаемся к распределительному щитку.
Монтаж скрытой электропроводки
Выполняется скрытая электропроводка достаточно просто. Существенное отличие от открытой лишь в способе скрытия проводов от глаз. В остальном действия практически одинаковые. Вначале устанавливаем щиток освещения и автоматы УЗО, после чего заводим и подключаем вводный кабель со стороны распределительного щитка. Также оставляем его без подключения. Это сделает электрик. Далее устанавливаем внутрь проделанных ниш коробки распределения и подрозетники.
Теперь переходим к разводке проводов. Первыми прокладываем основную магистраль из провода ВВГ-3*2,5. Если планировалось, то провода к розеткам прокладываем в полу. Для этого провод ВВГ-3*2,5 заводим в трубу для электропроводки или специальную гофру и прокладываем её до места вывода провода к розеткам. Там размещаем провод внутри штробы и заводим его в подрозетник. Следующим шагом будет прокладка провода ВВГ-3*1,5 от выключателей и точек освещения к распределительным коробкам, где они присоединяются к основному проводу. Все соединения изолируем СИЗами или изолентой.
В конце «прозваниваем» всю сеть при помощи тестера на предмет возможных ошибок и подключаем к щитку освещения. Способ подключения аналогичный описанному для открытой проводки. По завершению заделываем штробы гипсовой шпаклевкой и приглашаем электрика, чтобы он подключил к распределительному щитку.
Прокладка электрики в доме или квартире для опытного мастера - дело достаточно легкое. Но для тех, кто плохо разбирается в электрике, следует воспользоваться помощью опытных специалистов от начала и до конца. Это, конечно, будет стоить денег, но так можно уберечься от ошибок, которые могут привести к пожару.
Сигнализатор отключения с резервным питанием
Схема сигнализатора отключения электроэнергии, рис.1, не только издает звуковой сигнал при отключении энергии, но и посредством электромагнитного реле может включить источник резервного питания. В этой схеме сигнализатора применен тот же генератор прерывистого сигнала, но плюс к нему, схема дополнена электромагнитным реле, которое одним из контактов подключено между диодами VD1 и VD2.
Рис.1
Сигнализатор отключения электроэнергии
При наличии напряжения в электросети контакты этого реле притянуты. При пропадании тока, конденсатор С6 резко разряжается, в результате чего напряжение на реле падаете оно размыкает контакты. Наличие в схеме диода VD2 предотвращает быстрый разряд конденсаторов С1 и С2 сквозь обмотку реле.
Схемы автоматической защиты трехфазного двигателя при пропадании фазы
Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны, рис.2
Рис.2
Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.
В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подключастся к трехфазной сети.
При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.
Защита от тока
Бытовые электрические приборы - стиральные машины, электромясорубки, электрокамины, - как правило, работают от сети переменного тока напряжением 220 В. В случае пробоя изоляции на металлическом корпусе такой установки может оказаться опасное для жизни человека напряжение. Для защиты от поражения электрическим током бытовые приборы следует заземлять, особенно если они используются в помещениях с повышенной опасностью.
Повышенную опасность представляют ванные комнаты во время стирки белья в стиральной машине. Причем возможность поражения электрическим током значительно возрастает, если пол в помещении токопроводящий, влажность воздуха превышает 75%.
У большинства установленных в квартирах розеток третий, заземляющий провод, как правило, отсутствует. Поэтому там где его нет, в качестве защитной меры от возможного поражения током в случае его утечки или пробоя изоляции на корпус рекомендуется устанавливать автоматические отключающие устройства рис.3.
Рис.3
Потребитель электрической энергии, содержащий обмотку L 1, включают в сеть с помощью двухполюсного неполярного разъема (обычных вилки и розетки). От выпрямителя, собранного по мостовой схеме на диодах VD 1- VD 4, питается реле К1, имеющее две размыкающие контактные пары К1.1 и К1.2. Последовательно с общей обмоткой реле включен тиристор VS 1. Его управляющий электрод соединен через резистор R 2 с коллектором транзистора VT 1. Эмиттер транзистора подключен к положительному полюсу выпрямителя, а база через высокоомный резистор R 1 соединена с металлическим корпусом электроприбора.
Работает устройство следующим образом. Когда исправный электроприбор включен в сеть, обмотка реле не получает питание, поскольку тиристор закрыт. Через размыкающие контакты К1.1 и К1.2 ток проходит по обмотке потребителя L 1. В случае пробоя изоляции ток протекает от фазного или «нулевого» провода через один из диодов выпрямителя, переход «эмиттер - база» транзистора, резистор R 1, металлический корпус электроприбора, а затем через место пробоя изоляции и часть обмотки L 1 поступает на провод с напряжением противоположной полярности. В результате транзистор открывается, и в его коллекторной цепи начинает протекать ток. Через резистор R 2 он поступает на управляющий электрод тиристора и далее на «минус» выпрямителя. Срабатывает реле и размыкает свои контактные пары, отключая электроприбор от сети. При этом через переход «эмиттер - база» VT 1 ток не проходит, и транзистор закрывается. Однако тиристор продолжает оставаться открытым, поскольку обмотка реле играет роль сглаживающего фильтра, и через VS 1 протекает постоянный ток, величина которого достаточна для удержания тиристора в открытом состоянии. Поэтому после срабатывания автомата реле остается задействованным до тех пор, пока электроприбор не будет отключен от сети.
Защитное устройство отключает электроустановку при пробое изоляции в любой точке обмотки потребителя L 1. Срабатывает оно и при малейшем токе утечки.
Резистор R 1 должен иметь сопротивление 1,5 - 2 Мом. Если одной рукой прикоснуться к заземленному металлическому предмету, а другой - к корпусу бытового прибора, оборудованного данным защитным устройством, то через человека проходит ток меньше 1 мА, что вполне безопасно. Тут же срабатывает автоматическая защита и отключает электроприбор от сети.
Для проверки работы устройства корпус электроприбора кратковременно соединяют отрезком провода с заземленной конструкцией - реле при этом должно сработать.
Карачев Н.
Защита аппаратуры при включении
Рис.4
В источниках питания мощной аппаратуры на транзисторах и микросхемах в фильтрах питания обычно используют конденсаторы, емкость которых превышает 10000 мкФ. Переходные процессы, возникающие при включении такой аппаратуры (в частности, зарядка этих конденсаторов), могут привести к выходу ее из строя. По этой причине в источники питания, в последнее время, вводят устройства, которые ограничивают ток в первичной обмотке сетевого трансформатора в первый момент после включения аппаратуры и предотвращают тем самым нежелательные эффекты.
Возможный вариант выполнения подобного устройства приведен на рисунке 4. Оно состоит из ограничительных резисторов и узла, замыкающего эти резисторы по истечению некоторого времени.
Бросок тока при включении аппаратуры до значения 5А ограничивают резисторы R 4- R 7. Использование здесь нескольких резисторов обусловлено лишь конструктивными соображениями. Их можно заменить на один резистор сопротивлением 40 Ом и мощностью рассеивания не менее 20 Вт или на другую последовательно - параллельную комбинацию соединения резисторов, обеспечивающую такие же сопротивление и мощность рассеивания.
Выбор номинала ограничительного резистора - это решение противоречивой задачи. С одной стороны, желательно иметь большое сопротивление, поскольку уменьшаются перегрузки в цепях источника питания при включения устройства и требуемая мощность рассеивания этого резистора, но с другой - сопротивление должно быть не очень большим, чтобы второй бросок тока, возникающий при замыкании ограничительного резистора, не был больше первоначального броска тока при включении устройства. Приведенные здесь параметры ограничительного резистора близки к оптимальным для аппаратуры, потребляющей от сети мощности 150…200 Вт.
При включении аппаратуры одновременно начинается процесс зарядки конденсаторов С2 и С3. Когда напряжение на них достигнет напряжения срабатывания реле К1 и оно сработает, то своими контактами замкнет резисторы R 4- R 7 и восстановит тем самым нормальный режим работы источника питания. Время задержки включения аппаратуры зависит в первую очередь от емкости конденсаторов С2 и С3, сопротивления резистора R 3, напряжения срабатывания реле К1 и составляет доли секунды.
В устройстве было использовано реле с напряжением срабатывания 24 В. Оно должно иметь контакты, обеспечивающие включение сетевой аппаратуры (220 В и ток несколько ампер),с которой будет использоваться это защитное устройство.
Мост, использованный в оригинале конструкции, рассчитан на рабочее напряжение 250 В и ток 1,5 А. Конденсаторы С3 и С4 можно заменить на один с емкостью 1000 мкФ.
Obvod zpozneneho startu.
« Amaterske Radio » , 1997,
A7-8, s.24
Защита электродвигателя от неполнофазного режима
Устройство защиты электродвигателя от неполнофазного режима, показанная на рис.5, реагирует на прерывания в подаче на трехфазный электродвигатель напряжения любой из трех фаз.
Рис.5
Нажатием на кнопку S 1 подают напряжение на катушку магнитного пускателя КМ1, включающего электродвигатель М1. Надежное срабатывание пускателя при его катушки, рассчитанной на 380 В переменного напряжения, меньшим по амплитуде пульсирующим напряжением обеспечивается за счет значительной постоянной составляющей последнего.
Одновременно со срабатыванием пускателя напряжение поступает на анод и управляющий электрод тиристора VS 1. Теперь конденсатор С1 подзаряжается через периодически открывающийся тиристор, напряжение на нем остается достаточным для удержания пускателя КМ1 в сработавшем состоянии. В случае пропадания напряжения любой из фаз тиристор прекращает открываться, конденсатор быстро разряжается и пускатель отключает двигатель от сети.
Яковлев В.
г. Шостка, Укранина
Аварийный выключатель
Много неприятностей доставляют перебои в электроснабжении. Особенно плохо то, что в момент подачи напряжения могут быть очень опасные скачки, которые, в лучшем случае, вызывают сбои процессора телевизора или DVD - плейера переводя их в включенный режим, а в худшем повреждают блок питания.
Рис.6
На рис.6 представлена схема аварийного реле, которое при отключении электроснабжения отключает аппаратуру от сети. А подача питания на аппаратуру происходит не одновременно с возобновлением электроснабжения, а только после нажатия пользователем кнопки S 1.
В основе схемы старое реле КУЦ-1 от систем дистанционного управления телевизоров типа «УСЦТ».
Узел защиты электрооборудования при авариях в электросети
Многие, хотя бы раз жизни, попадали в такую ситуацию, когда вместо однофазного напряжения 220 В переменного тока в квартиры вдруг начинало поступать двухфазное 380 В. Если такое такое событие не было замечено в первые секунды и квартирная электропроводка не имеет устройств защиты от перенапряжения, то вся включенная домашняя техника выходит из строя. Сам факт того, что в нормальной ситуации потенциал "нулевого” провода относительно "земли” не превышает нескольких вольт, а при аварии в трехфазных сетях конечного электроснабжения достигает 220 В и более, позволяет сделать простое устройство для защиты аппаратуры, схема на рис.7.
Рис.7
Если через электросчетчик проходят 220 В плюс-минус процентов 30, катушка мощного электромагнитного реле К1 обесточена. Через свободнозамкнутые контакты реле на нагрузки поступает номинальное напряжение питания.
Допустим, случилась авария и в результате «нулевой провод» оказался фазным. Так как вход «Заземление» защитного устройства, собранного по схеме 1, имеет надежное электрическое соединение с почвой, то на катушке реле появится напряжение 160…250 В переменного тока, что приводит к размыканию его контактов и обесточиванию нагрузок. Включенные встречно-последовательно стабилитроны VD 1, VD 2 устраняют возможное легкое гудение реле при нормальном электроснабжении. Резистор R 1 ограничивает ток через обмотку реле К1. Неоновая лампа тлеющего разряда HL 1 светится при аварии. Конденсатор С1 препятствует возникновению дуги при размыкании контактов реле.
Кашкаров А.
В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.
Что такое перепад напряжения и его природа?
Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:
- Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
- Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
- Электростатическая индукция.
- Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).
На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (U гр) и коммутационного импульса (U к) по отношению к номинальному напряжению сети (U н).
Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.
Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.
В чем заключается опасность перепадов?
В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.
Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.
Защитные устройства
Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.
Сетевой фильтр
Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).
Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.
Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.
Стабилизатор
В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.
В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:
- Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
- Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.
И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.
Источники бесперебойного питания
Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.
В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.
Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.
Устройства защиты от импульсных перенапряжений
Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.
Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.
Таблица 1. Классификация УЗИП
| Категория | Применение |
| В (I) | Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока. |
| С (II) | Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит. |
| D (III) | Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д. |
Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.
Конструктивные особенности УЗИП.
Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).
УЗИП Finder (категория II)
Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).
Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.
Защитное реле
В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.
Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.
Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.
Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.
Предостережения
Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.
Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.
Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.
Грозовой разряд очень опасен, так как его величина может достигать нескольких сотен тысяч вольт. После каждой грозы выходит из строя техника, повреждаются линии электропередач, а также могут пострадать люди. Куда ударит молния определить нельзя, поэтому ошибочно полагать, что это явление обойдет стороной ваш дом.
Молния может ни разу не попасть в тот или иной участок электросетей и соответственно опасность грозы может недооцениваться. Если молния за несколько лет ни разу не попала в тот или иной участок электросети, то это не значит, что такая возможность исключена.
Возникновение в бытовой электросети грозового перенапряжения при отсутствии соответствующей защиты приведет к выходу из строя бытовых электроприборов, включенных в тот момент в сеть, а также существует опасность того, что пострадают жители дома. Следовательно, необходимо позаботиться о защите домашней электропроводки от грозовых перенапряжений, чтобы избежать возможных негативных последствий.
Прежде всего, следует отметить, что защиту от перенапряжений должны обеспечивать снабжающие организации путем установки на линиях электропередач соответствующих защитных устройств. Но, как часто бывает на практике, большинство воздушных линий электропередач находятся в неудовлетворительном состоянии и не имеют должной . В таком случае вопрос защиты домашней электропроводки от возможных перенапряжений - это проблема самих потребителей.
Модульные ограничители перенапряжений
Для защиты электросетей на распределительных подстанциях, а также непосредственно на воздушных линиях электропередач применяются нелинейные ограничители перенапряжений, так называемые ОПН.
Основной конструктивный элемент данных защитных устройств - варистор, элемент с нелинейными характеристиками. Нелинейность характеристик заключается в изменении сопротивления варистора в зависимости от величины приложенного к нему напряжения.
В нормальном режиме работы электросети, когда напряжение находится в пределах номинальных значений, ограничитель напряжения имеет большое сопротивление и не проводит ток. В случае возникновения импульса перенапряжения, который возникает при попадании молнии в провода электрической сети, сопротивление варистора ОПН резко снижается до минимальных значений и нежелательный импульс уходит в , к которому подсоединен ограничитель перенапряжения.
Таким образом, ОПН ограничивает скачки напряжения до безопасного уровня, тем самым защищая оборудование и потребителей от повреждения и других негативных последствий перенапряжений.
Для реализации защиты от перенапряжений в домашней электропроводке существуют компактные модульные ограничители перенапряжений. Такое защитное устройство устанавливается в домашний распределительный щиток и не занимает много места.
Модульный ОНП имеет такой же принцип работы, как и ограничители, применяемые в электросетях. Соответственно он будет работать только при наличии рабочего заземления электропроводки. В противном случае установка модульного ОПН будет бесполезна, так как в случае возникновения перенапряжения в сети опасный импульс не будет ограничен.
То есть для реализации защиты домашней электропроводки от грозовых перенапряжений при помощи модульного ограничителя перенапряжений обязательным условием должно быть , предусмотренного конфигурацией электрической сети или же индивидуального заземляющего контура.
Что касается реле напряжения, а также устройств, имеющих соответствующую функцию (стабилизатор, источник бесперебойного питания и др.), то следует учитывать, что данные устройства могут работать в заданных пределах рабочего напряжения, их изоляция не способна выдерживать высокие напряжения.
Поэтому в случае попадания молнии грозовой импульс повредит реле напряжения и другие устройства, имеющие соответствующую функцию, не только выйдут из строя, но также повредятся другие электроприборы, включенные в сеть, так как опасный импульс пойдет дальше по электропроводке и включенным в сеть бытовым электроприборам.
То есть реле напряжения не может выполнять функцию защиты от грозовых импульсов. Но все же данное защитное устройство должно быть установлено в .
Реле напряжения осуществляет отключение электропроводки в случае выхода напряжения за границы допустимых пределов, так как чрезмерное снижение или увеличение напряжения бытовой электрической сети может привести к выходу из строя бытовых электроприборов.
Сетевые фильтры
Большинство сетевых фильтров имеют встроенный варистор, то есть данные устройства осуществляют защиту включенных электроприборов от скачков напряжения. Многие люди приобретают и считают, что включенная в него техника будет защищена от возможных перепадов напряжения. Но при этом в большинстве случаев не учитывается тот факт, что варистор сетевого фильтра, как и в ограничителе напряжения, ограничивает опасный импульс перенапряжения только при наличии рабочего заземления электропроводки.
В сетевом фильтре варистор соединяет фазный или нулевой проводник электропроводки с защитным заземляющим проводником и в случае возникновения перенапряжения опасный импульс уходит в заземляющий контур по заземляющему проводнику, тем самым защищая электроприборы от повреждения. Поэтому включение сетевого фильтра в сеть, не имеющую рабочего заземления, сводит на нет защитную функцию - бытовые электроприборы не будут иметь защиты и в случае возникновения грозового импульса выйдут из строя.
Другие пути попадания грозовых импульсов
Защита домашней электропроводки от попадания грозовых импульсов не позволяет полностью защитить электроприборы от попадания молнии. Не стоит забывать, что молния может ударить не только в провода электрических сетей, но и в кабельные линии другого назначения, которые проложены открытым способом. В данном случае речь идет о сетевом кабеле интернета, телевизионном и телефонном кабеле. Также молния может попасть в установленную вне помещения антенну.
При попадании молнии в кабель или антенну грозовой разряд попадает в устройство, которое к ним подключено. То есть можно сделать вывод, что наличие защиты бытовой электрической сети от грозовых импульсов не исключает попадание опасных импульсов другим путем.
Многие люди при приближении грозы сразу отключают от сети телевизор, компьютер или другую технику, которая имеет внешнюю антенну или подключена к внешним кабельным сетям. После грозы, включив технику в сеть оказывается, что она вышла из строя по причине попадания грозового импульса через внешний кабель или антенну.
Какие меры защиты существуют в данном случае? Чтобы исключить возможное попадание грозового импульса через кабель необходимо его отключить от устройства. Например, отключить сетевой кабель от компьютера или маршрутизатора, либо если идет речь о телевизоре - отключить антенный кабель или кабель кабельного телевидения.
Существуют также специализированные грозозащитные устройства для защиты сетевых кабелей и устройств от разрядов молнии. Но данные устройства достаточно дорогие и соответственно в быту не используются. Более того, они могут оказаться вовсе неэффективными и не обеспечить защиту в случае необходимости.
В заключении следует отметить, что попадание разряда молнии в бытовые электроприборы, электропроводку очень опасно для людей, находящихся в данный момент в непосредственной близости к данным электроприборам, элементам электропроводки. Если бытовой электроприбор, поврежденный разрядом молнии, можно отремонтировать либо приобрести новый, то для человека это может закончиться плачевно.
Также не исключено возгорание техники или электропроводки в результате попадания грозового импульса. Следовательно, нельзя пренебрегать защитой домашней электропроводки от грозовых перенапряжений, а также стараться по возможности отключать сетевые кабели и внешние антенны в случае приближения грозы.
Андрей Повный