Site Loader

Содержание

Эффективная защита сети по напряжению

Необходимость осуществления защиты приборов по напряжению

Рассмотрим причины необходимости применения защиты по напряжению. Электрические приборы и оборудование очень зависимы от качества электрического тока, и, прежде всего, зависят от значения напряжения в сети. Существенные изменения напряжения обусловлены аварийными ситуациями, пиковыми нагрузками, природными явлениями.

В графике значения напряжения могут наблюдаться резкие пики, скачки напряжения. Пики могут достигать 300 и даже 500 Вольт. Эти всплески обычно кратковременны, длятся доли секунд, но и этого достаточно для полного выведения из строя электрооборудования. Более того, такие скачки могут стать причиной возгорания, причиной пожара. Вот почему очень важно использовать эффективную защиту сети по напряжению.

Как правильно в электрической сети выполнить защиту по напряжению рассмотрим далее.

Какая защита сети установлена в домах? Обеспечивает ли она защиту по напряжению?

В этой части рассмотрим стандартную защиту, установленную в электрических шкафах наших домов, и оценим возможности этого оборудования выполнять защиту сети по напряжению.

Вот стандартная комплектация электрического шкафа: пакетный выключатель, электрические автоматы по группам, один или два УЗО. Визуально такая комплектация внушает доверие, в одном шкафу собрано десяток устройств защиты, и кажется, что этого достаточно.

Большой щит. Защита по напряжению нет  Маленький щит. Защиты по напряжению нет

Одной из причин такой уверенности является сравнение с прошлыми электрическими шкафами, которые устанавливались в советское время. Раньше стандартно устанавливались один поворотный выключатель и один или два автомата.

Теперь давайте глубже рассмотрим функциональность этих устройств.

Электрические автоматы обеспечивают защиту сети от превышения значения силы тока в сети потребителя. Они срабатывают по тепловому принципу, когда значение температуры в проводниках растёт. Срабатывают они не быстро, ведь проводник должен реально нагреться. От чего защищает такое устройство? Оно действительно защищает от пожара в случае короткого замыкания в сети. То есть, замыкание уже произошло, розетка почернела, провода обуглились и только после этого сработают автоматы. Сеть будет обесточена и провода дальше греться не будут. Выполняет ли автомат функцию защиты по напряжению? Конечно, нет. Резкий скачок напряжения не вызывает срабатывания автоматов. Вот если пик напряжения выведет прибор из строя, сгорит несколько элементов, и это приведёт к короткому замыканию. То в этом случае через некоторое время сработает автомат. Но авария уже произошла. Фактически электрические автоматы защищают городскую электрическую сеть от аварий, происходящих в домах и квартирах. Они отключают неисправную нагрузку от городской сети.

Более сложным устройством является электронное защитное устройство. УЗО контролирует эффективность работы заземления, и нарушения, связанные с перетеканием тока по фазам. Если устройство определяет нарушение заземления или появление потенциала на нулевой фазе, то оно мгновенно отключает подачу электричества. УЗО обеспечивает безопасность использования электрических приборов, в случае попадания тока на корпус прибора или другой аварии такое устройство может спасти жизнь человека. Может ли УЗО выполнить защиту сети по напряжению. Ответ — тоже нет. Если при повышении напряжения не произошло распределение тока на «ноль» или «землю», то УЗО не сработает.

Вывод: стандартная комплектация электрического шкафа не обеспечивает защиту сети по напряжению. Для осуществления эффективной защиты сети по напряжению необходимо использовать специальные устройства защиты по напряжению, устройства защиты от скачков напряжения.

Устройства защита сети по напряжению

Для выполнения надёжной защиты сети и приборов по напряжению необходимо применять специальные устройства защиты по напряжению, приборы защиты от скачков напряжения. Такие устройства могут быть установлены локально для защиты конкретного электрического прибора или могут устанавливаться в электрическом шкафу на din рейку для защиты группы потребителей.

Устройства защиты потребителей по напряжению даёт возможность фильтровать пики напряжения, возникающие аварийным во внешних сетях, блокировать импульсные пики высокой мощности. Устройства защиты по напряжению дают возможность вырезать скачки напряжения, при этом сохраняя правильную форму графика напряжения. Быструю и надёжную работу устройств защиты по напряжению реализуют современные электронные схемы управления. Электронные процессоры дают возможность в тысячные доли секунды выполнять логические операции по защите сети по напряжению.

Грозозащита
Защита от пожара
Защита по напряжению от аварии

Подключение не сложнее удлинителя

 Подключение не сложнее удлинителя Подключение не сложнее удлинителя

Компания «Бастион» рекомендует следующие устройства защиты приборов по напряжению: 


Читайте также:

Как защитить дом от импульсных перенапряжений / Статьи и обзоры / Элек.ру

В техподдержке интернет-магазина «АСберг АС» клиенты часто задают вопросы о том как защитить дом от перепадов напряжения, что такое устройства защиты от перенапряжения, какие они бывают и как их подбирать. Класс продукции УЗИП известен покупателям значительно меньше чем автоматические выключатели или УЗО и игнорирование защиты от перенапряжения часто служит причиной пожаров и выхода из строя дорогостоящего электронного оборудования в частных домах. Хотелось бы восполнить этот пробел в знаниях покупателей и рассказать более подробно о том, что такое УЗИП, для чего он нужен и как его подобрать.

УЗИП: особенности выбора и применения

Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейкуШирокое распространение получили УЗИП
с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку

Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений — как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.

Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002, «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».

УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.

Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий:

Тип устройства Для чего предназначено Где применяется
I класс Для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Защищают от импульсов 10/350 мкс: попадание молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта.
Амплитуда импульсных токов с крутизной фронта волны 10/350 мкс находится в пределах 25-100 кА, длительность фронта волны достигает 350 мкс.
Устанавливаются на вводе питающей сети в здание (ВРУ/ГРЩ).
Данными устройствами должны укомплектовываться вводно- распределительные устройства административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
II класс Обеспечивают защиту от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции дополнительной молниезащиты.
Предназначены для защиты от импульсов 8/20 мкс. Они защищают от ударов молнии в ЛЭП, от переключений в системе электроснабжения. Амплитуда токов — 15-20 кА.
Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах.
Служат дополнительной защитой от импульсов, которые не были полностью нейтрализованы УЗИП I класса.
III класс Для защиты от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нейтралью.
Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех. Предназначены для защиты от остаточных импульсов 1,2/50 мкс и 8/20 мкс импульсов после УЗИП I и II классов.
Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются.
Характерные области применения — ИТ- и медицинское оборудование. Также актуальны для частного дома или квартиры — подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей.

Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.

Как работает УЗИП?

УЗИП устраняет перенапряжения:

  • Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль — земля.
  • Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза — нейтраль.

В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю. В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сетиСхема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S.
В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП.
В нем нет контакта для подключения нулевого проводника

В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.

В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.

Как выбрать УЗИП?

При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.

Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга — более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.

При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.

Каскадная защита УЗИППри каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты

Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.

Оценка значимости защищаемого оборудованияОценка значимости защищаемого оборудования

Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп:

Группа Что включает Где определяется
Первая Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и вреда здоровью людей МЭК 62305-3
Вторая Меры защиты для минимизации отказов электрических и электронных систем МЭК 62305-4
Третья Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и отказов инженерных сетей (в основном электрические и телекоммуникационные линии) МЭК 62305-5
Оценка риска воздействия на объектОценка риска воздействия на объект

Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (электроустановки зданий):

  • МЭК 60364-4-443 (защита для обеспечения безопасности). Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).
  • МЭК 60364-4-443-4 (выбор оборудования установки). Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.
Выбор оборудования по МЭК 6036Выбор оборудования по МЭК 6036

В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.

Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса — 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.
Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сетиМинимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети

Номинальный ток нагрузки IL — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке. Этот параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. УЗИП обычно подключаются параллельно цепи, поэтому данный параметр у них не указывается.

Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование зданияВыбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование зданияВыбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроникаВыбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроникаВыбор защитной аппаратуры: производственное оборудованиеВыбор защитной аппаратуры: производственное оборудованиеВыбор защитной аппаратуры: ответственное оборудованиеВыбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование

Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.

Реле контроля напряжения. Защита от скачков напряжения

Здравствуйте, уважаемые подписчики и гости сайта http://elektrik-sam.info!

В этой статье мы подробно разберем, как защититься от скачков и перепадов напряжения в бытовой электрической сети.

Скачки напряжения особенно актуальны для старого жилого фонда, где электропроводка уже старая, местами совсем ветхая, соединения ослаблены, часто происходит отгорание нулевого провода. А это в свою очередь приводит к тому, что в одних квартирах напряжение снижается ниже допустимого уровня, а в других наоборот скачкообразно повышается и может достигать почти 380В.

Резкое повышение напряжение приводит к тому, что бытовая техника просто сгорает и выходит из строя. А снижение напряжения ниже допустимого уровня особенно опасно для бытовой техники, в состав которой входят электродвигатели: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и др. Пониженное напряжение приводит к увеличению пусковых токов в электродвигателях, что в итоге может привести к повреждению и выходу из строя их обмоток.

Для того, чтобы защитить электропроводку и подключаемые к ней приборы применяются специальные устройства — реле контроля напряжения. Их еще называют реле перенапряжения, а также реле максимального и минимального напряжения либо просто «барьерами».

Давайте подробно рассмотрим принцип работы и схемы подключения этих устройств на примере реле напряжения DigiTOP.

Подробно останавливаться на технических характеристиках я не буду, при необходимости вы сможете найти ее в интернете. Отмечу вкратце самое главное.

Схемотехника реле измеряет действующее значение напряжения и при превышении верхней уставки, либо когда напряжение становится меньше нижней уставки, реле размыкает свой силовой контакт, отключая фазу, тем самым размыкая внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки.

Левая кнопка со стрелкой вниз регулирует нижний порог напряжения (по умолчанию 170В). Правая кнопка со стрелкой вверх регулирует верхний порог напряжения (по умолчанию 250В).

При нажатии на обе кнопки одновременно можно регулировать время задержки при повторном включении реле, когда напряжение возвращается в рабочий диапазон.

В однофазных сетях 220В применяются две основных схемы подключения реле напряжения:

в первой схеме контакты реле непосредственно управляют нагрузкой, т.е. через них протекает весь ток, потребляемый подключенными в домашней сети электроприборами;

— во второй схеме контакты реле управляют обмоткой контактора, а нагрузка уже подключается к сети через силовые контакты, тем самым разгружая контакты и повышая надежность его работы.

Схема с контактором подробно рассмотрена в видео внизу этой статьи!!!

Мы же рассмотрим первую схему.

Реле напряжения устанавливается после прибора учета, обычно в квартирном электрическом щите. Фазный провод от внешней электросети (после счетчика) подключается к клемме 2 силового контакта реле напряжения. Далее через силовой контакт от клеммы 3 фаза подается в сеть домашней электропроводки. Ноль подается к клемме 1 для того, чтобы запитать схемотехнику самого реле. Т.е. ноль не разрывается, контакты реле управляют только фазным проводом.

При включении вводного автомата, питание подается на реле напряжения.  Если величина напряжения находится в рабочем диапазоне, то спустя время задержки (устанавливается с помощью кнопок на передней панели), контакты реле замыкаются и фаза подается во внутреннюю электрическую сеть и она готова к работе и подключению потребителей.

Предположим, что произошел скачок напряжения и его величина превысила верхний порог 250В. Реле отслеживает это изменение и при превышении верхней границы размыкает свой силовой контакт, разрывая тем самым фазный провод, и прекращая подачу питания от внешней электрической сети во внутреннюю сеть квартиры или дома.

Это позволяет защитить подключенную бытовую технику и другие электроприборы от выхода из строя.

Когда питающее напряжение снова вернется в рабочий диапазон, т.е. станет меньше 250В, реле контроля напряжения, выдержав установленную задержку времени, опять замкнет свой силовой контакт и схема вернется в рабочее состояние.

Аналогичным образом происходит защита от недопустимого понижения напряжения.

Поскольку в этой схеме подключения реле напряжения нагрузка подключается непосредственно через его силовой контакт, при выборе реле необходимо выбирать модель, рассчитанную на ток, больший чем ток вводного автомата. Это даст необходимый запас и защитит схемотехнику реле в случае коммутации максимальной нагрузки. Аналогично мы поступаем при выборе номинала УЗО.

Этими рекомендациями можно пренебречь, если для коммутации нагрузки совместно с реле контроля напряжения применять контактор. Как это сделать смотрите подробное видео:

Схемы подключения и принцип работы реле контроля напряжения.


Рекомендую материалы по теме:

Реле контроля напряжения в трехфазной сети 380В.

Схема подключения нескольких реле напряжения.

Стабилизатор или реле напряжения — что выбрать?

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

УЗО — стратегия выбора.

Автоматические выключатели — стратегия выбора.

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы.

Расчет сечения кабеля.

Расчет сечения кабеля. Ошибки.

Как рассчитать номинальный ток автоматического выключателя?

Устройство УЗО и принцип действия.

Скачки напряжения, защита от скачков напряжения

Содержание:

Так ли опасны скачки и перепады сетевого напряжения?

Скачки и перепады напряжения в электросети — проблема, хорошо знакомая  жителям больших и маленьких городов, посёлков и деревень. Система электроснабжения в стране имеет большой износ, требует ремонта и модернизации. Основные линии электропередач и распределительные станции, городские и поселковые внутренние сети были построены пол века назад. Скачки и перепады сетевого напряжения часто приводят к выходу оборудования из строя. Всего один скачок напряжения за доли секунды может сжечь дорогой телевизор, холодильник, музыкальный центр или стиральную машинку. Бывают случаи, когда скачки могут достигать 300, 400 и даже 500 вольт. Такие перепады напряжения опасны не только для электроприборов, они могут привести к замыканиям всей проводки и даже возгораниям. Вот почему так важно создать надёжную защиту.

Почему в графике напряжения появляются скачки и перепады?

Причин, по которым скачки и перепады напряжения появляются в электрических сетях, много.
К основным можно отнести следующие: нестабильная работа автотрансформаторов, аварии в передающих сетях, ненадёжное заземление, обрыв нуля, перегрузка сети, слипание проводов, обрыв линий электропередач, короткие замыкания в сети нагрузки, некачественный монтаж сетей и оборудования, включение мощных потребителей, сварочные работы. Причиной повышенных параметров тока может быть неравномерность загрузки линии электропередачи. В этом случае часть абонентов может получать низкое напряжение. Чтобы исправить ситуацию электрики часто повышают его значение на выходе распределительного трансформатора, перепады и скачки напряжения могут появится у потребителей, находящихся в начале линии.

Кратковременные скачки могут возникать по причине включения мощных электрических нагрузок (трансформаторов, электродвигателей, промышленного оборудования). Такие явления часто наблюдаются у потребителей, находящихся вблизи промышленных предприятий, фабрик, заводов.

Возникшее короткое замыкание в линии передач может вызвать явление сверхтока, большой всплеск, провал или перепад напряжения. Причём замыкание может случится не в вашем дома, а у соседей, однако всплески пойдут по всей линии электропередач.

«Мерцающие скачки» в графике электрического тока могут быть результатом работы некачественных регуляторов в оборудовании или электроприборах. Регуляторы могут периодически включать и выключать нагрузку, что может вызывать перепады и скачки напряжения. Регуляторы тока, тепловые еле часто устанавливаются в тепловых приборах: электрических радиаторах отопления, электрических чайниках, бойлерах.

Импульсные перенапряжения высокой мощности могут возникать при попадании молнии в линии электропередач, эти импульсы как правило имеют очень маленькую продолжительность — тысячные доли секунды. Однако даже этого времени достаточно чтобы скачок напряжения вывел электрические приборы из строя. В этом случае будет уничтожено электрооборудование даже в выключенном состоянии, достаточно только включения вилки в сеть. Следует также подумать об эффективной молниезащите вашего дома.

Высокие скачки и перепады напряжения могут возникать и при обрыве линий контактной сети трамваев и троллейбусов. При попадании проводов контактной сети на городские линии электропередач скачок электрического напряжения может достигнуть 500 Вольт. Такое явление, конечно, случается редко, но если оно произошло, то могут сгореть все электроприборы (включенные в сеть) в нескольких домах вблизи места аварии.

Существует и множество других причин, которые могут вызвать резкий перепад или скачок сетевого напряжения.

Защита от перепадов и скачков напряжения

Для начала следует отметить, что традиционные защитные устройства, установленные в электрических щитовых наших домов (автоматы тока, УЗО, пакетные выключатели) не срабатывают при скачке. Эти приборы начинают действовать при повышении силы тока или попадании тока на нулевую фазу. Фактически это оборудование охраняет общие домовые сети от аварий в вашей квартире. Они не охраняют электрические приборы и проводку вашего дома от аварий и перегрузок внешних сетей.

Для решения задачи защиты электрооборудования и сетей от пагубных действий, которые могут произвести скачки, разработаны специальные приборы. К ним можно отнести устройства ограничения перенапряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания с функцией стабилизации напряжения. Часть приборов могут объединять несколько перечисленных функций.

Это оборудование позволяет отфильтровать скачки напряжения, возникшие по причине аварии во внешних сетях, не пропустить импульсные перенапряжения высокой мощности, защитить дом от возможного пожара. Оборудование сетевой защиты позволяет срезать перепады и скачки напряжения, при этом форма основного электрического сигнала остаётся правильной синусоидальной. Эффективную работу защитных устройств обеспечивает электронное управление на основе микросхем. Электроника позволяет мгновенно (в тысячные доли секунды) принять правильное решение по защите сети.

Для выбора способа защиты сети необходимо определить какие именно проблемы возникают в вашей сети, как часто бывают скачки и перепады напряжения, и насколько важно обеспечить бесперебойное питание электроприборов.

Если перепады и скачки возникают в сети редко, имеют кратковременный характер, и остальные параметры тока находятся в норме, то вам фактически нужно только защитить сеть от аварийных ситуаций. Для решения этой проблемы будет достаточно установить защитные сетевые устройства. Подробнее смотрите в разделе «Защита от скачков напряжения». При этом можно установить УЗИП для срезания перепадов как на весь дом, так и на отдельные группы потребителей. УЗИП позволяет не пропустить перепады и скачки напряжения в вашу сеть.

Компания «Бастион» предлагает следующие устройства сетевой защиты: Альбатрос-220/500 AC, Альбатрос-1500 DIN, Альбатрос-500 DIN, Альбатрос-1500 исп.5.

Если скачки и перепады напряжения проявляют себя часто, и наблюдается колебание значения параметров тока, повышенное или пониженное напряжение, то необходимо использовать стабилизаторы. Подробнее смотрите в разделе «Стабилизаторы напряжения». Стабилизаторы могут быть установлены как на весь дом, так и на отдельные группы приборов или на необходимые приборы. При этом, следует внимательно отнестись к выбору стабилизатора. Многие электрические приборы требуют определенного качества питания, соблюдения необходимых параметров, в том числе сохранения формы сигнала «Чистый синус».

Компания «Бастион»предлагает сетевые стабилизаторы: TEPLOCOM ST-555, TEPLOCOM ST-888.

Если перепады и скачки напряжения случаются часто, и наблюдаются провалы питания или периодические отключения тока, то необходимо использовать источники бесперебойного питания. Подробнее смотрите в разделе «Источники бесперебойного питания». Бесперебойники могут быть установлены как на весь дом, так и на отдельные электрические приборы. При этом, следует внимательно отнестись к выбору ИБП. Необходимо правильно подобрать мощность ИБП и рассчитать ёмкость аккумуляторных батарей для обеспечения необходимого времени резервирования питания. Для обеспечения защиты от перепадов и скачков напряжения выбирайте ИБП с встроенной функцией защиты или установите отдельно УЗИП, отфильтровывающий скачки напряжения

Компания «Бастион» предлагает источники бесперебойного питания: ИБП TEPLOCOM-300, ИБП TEPLOCOM-1000

Если электропитание в доме очень плохое, наблюдаются и резкие высокие скачки напряжения, и колебания тока, и провалы питания, то решением будет установка устройств защиты на входе объекта и использование стабилизаторов и ИБП для питания конкретных приборов. Завершить статью хотелось бы фразой из её начала: «Скачки и перепады напряжения в электросети — проблема, хорошо знакомая жителям больших и маленьких городов, посёлков и деревень». Но решить её можно!

Читайте также:

Защита минимального напряжения ЗМН: принцип работы

Защита минимального напряжения обеспечивает безопасную работу важных узлов, наиболее ответственных механизмов в электрических сетях, на производствах, когда происходит кратковременное исчезновение напряжения в сети. Подает сигнал, отключает группу или секции присоединений схем, электроприборов, двигателей, трансформаторов при понижении напряжения ниже допустимого значения (уставки).

ЗМН

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

  • Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
  • Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

ЗМН 2

Схема ЗМН

Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.

Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.

Дополнительно в состав змн входят реле:

  • Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
  • Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
  • Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
  • Минимального напряжения.

Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.

При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.

При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.

ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.

ЗМН 3

Принцип работы ЗМН

Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.

Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.

Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.

Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.

ЗМН 4

Система АВР

При длительном отсутствии электрического питания срабатывает отключение и на главные электродвигатели. Это необходимо для запуска АВР (автоматика включения резерва), также этого требует технология производства.

При прекращении подачи электропитания на секционный ввод, срабатывает автоматика, включающая резерв, включается секционный выключатель, обеспечивающий подачу питания от резервного источника.

Минимальное время работы АВР зависит от задержки в системе, контролирующей ввод рабочего напряжения, времени срабатывания промежуточных реле, временных интервалов отключения и включения выключателей рабочего, резервного ввода.

Ступени срабатывания ЗМН

1-ая ступень

Система срабатывает при снижении напряжения до 70 % от номинального значения и с временной выдержкой полсекунды.

При включении первой ступени защиты, отключаются менее важные для производства электродвигатели. Предотвращается  дальнейшее снижение одного из главных параметров, обеспечивающего возможность самозапуска главных механизмов.

2-ая ступень

Следующая ступень срабатывает после работы первой ступени. Уставка второй имеет 50 % от номинального значения разности потенциалов, время срабатывания девять секунд.

Самозапуск главных электродвигателей не происходит, отключаются оставшиеся механизмы, подключенные к цепи защиты, но поддерживается работа агрегатов, отключение которых приведет к аварийной ситуации. Вторая ступень обеспечивает режим безопасного торможения и остановки.

ЗМН 5

Защита от напряжения

Реле напряжения, на котором основана ЗМН, постоянно контролирует величину значения сети, отключает потребителей, если они выходят за рамки установленных пределов. Возобновляет работу механизмов при возобновлении требуемых параметров.

Защита минимального напряжения может быть выполнена и автоматическими выключателями с расцепителем малого напряжения, который включает автомат при 80 % от номинального значения, а отключает его, если оно становится ниже 50 %.

Расцепитель низкого напряжения подходит для дистанционного отключения автоматики.

ЗМН 6

Достоинства

  • Устройства змн (реле, автоматические выключатели) имеют небольшие габариты, подходят для установки на стальную, алюминиевую или гальваническую рейку (DIN-рейку).
  • Некоторые модели подходят для включения в розетку. Пользователь может обеспечить защиту группе бытовых электроприборов, не изменяя конфигурацию проводки.
  • Доступность. Низкая стоимость позволяет использовать реле или группу реле простому обывателю, а не только на производстве.
  • Автоматика практически мгновенно реагирует на понижение напряжения в сети, отключая и обеспечивая бесперебойную работу механизмам.

Недостатки

  • При защите с помощью одного реле возможна неправильная работа, если произошел обрыв в цепи. Такая релейная защита подходит только для неответственных механизмов.
  • Не устраняет колебания напряжения в сети.
  • После включения выключателя ввода, может произойти его несанкционированное отключение. Происходит такое от задержки срабатывания реле. Сигнал на отключение выключателя ввода приходит раньше, чем срабатывает реле напряжения, а временное и выходное (змн) реле возвращаются в исходное состояние.

ЗМН 7

Применение

Несмотря на некоторые недостатки, защита минимального напряжения тесно связана с производственными процессами, обеспечивает надежное функционирование техническому оборудованию.

Применяется для обеспечения защиты на электростанциях, обеспечивает работу важных механизмов при кратковременном исчезновении собственного питания. Устанавливается на проблемных участках электросети и подстанциях, отключая в первую очередь потребителей третьей категории. Обеспечивает сохранение напряжения на жизненно-важных объектах (больницы, железная дорога, связь, водопровод, канализация).

ЗМН 8

Видео по теме

Хорошая реклама

 

принцип работы, схема устройства ЗМН

Защита минимального напряжения (далее по тексту ЗМН) используется совместно с другими системами, контролирующими состояние электросети. Основная задача такой защиты – обеспечить работу ответственного оборудования при кратковременных понижениях напряжения. Узнать, как осуществляется этот процесс, можно прочитав о принципе работы ЗМН, ее устройстве и сфере применения. Всю эту информацию Вы найдете в нашей статье.

Кратко о назначении

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей. ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование.

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

  • При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
  • Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

  1. Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
  2. Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Устройство и схема ЗМН

Самый простой вариант при организации ЗМН можно сделать на одном реле, катушка которого запитана от междуфазного напряжения. Пример такой схемы приводится ниже.

Схема ЗМН на одном реле напряженияСхема ЗМН на одном реле напряжения

К сожалению, такой вариант исполнения не отличатся высокой надежностью. Если произойдет обрыв цепи напряжения, то последует ложное отключение оборудования системой ЗМН. В связи с этим данная схема защиты применяется для отключения неответственных электродвигателей и оборудования собственных нужд.

Чтобы исключить ложное срабатывание системы ЗМН практикуется применение более сложных схем защиты. В качестве примера приведем одну из них, устанавливаемую на четыре асинхронных двигателя.

Схема ЗМН для четырех электродвигателейСхема ЗМН для четырех электродвигателей

Как видно из приведенной схемы включения ЗМН обмотки реле KVT1-4 подключаются к междуфазным напряжениям (АВ и ВС). Для повышения надежности защиты и исключения КЗ на землю одна из фаз (в нашем случае В) подключается посредством пробивного предохранителя к заземляющей шине. На фазы А и С устанавливаются однофазные АВ (автоматические выключатели). Причем один из них оборудован электромагнитной защитой, а второй – тепловой.

Рассмотрим, как будет вести себя данное устройство релейной защиты в случаях различных повреждений цепи питания:

  • Фазное КЗ. В данном случае не последует отключение выключателей SF2 и SF3, поскольку цепь питания не обустроена глухим заземлением.
  • Междуфазное КЗ. Если замыкание происходит между фазами В и С, то это вызывает отключение выключателя SF3 по току срабатывания. Цепи обмоток KVT1-2 продолжают быть запитаны от номинального напряжения, поэтому данные реле не срабатывают. Что касается KVT3-4, то они включаются, когда произойдет КЗ. Но, как только сработает SF3, на катушки реле подается фаза А (через емкость С1).

Если произойдет замыкание между другими фазами (АС или АВ), произойдет срабатывание SF2, соответственно, напряжение на обмотки KVT1-2 будет подано через емкость C1 от фазы С, а KVT3-4 не сработают.

Как видим, в данной схеме ложное срабатывание маловероятно, для этого должно произойти замыкание всех трех фаз, что вызовет одновременное срабатывание SF2 и SF3.

Ступени срабатывания ЗМН

На практике применяются двухступенчатые системы защиты. Такой алгоритм работы позволяет разграничить реакцию ЗМН в зависимости от напряжения. Рассмотрим работу степеней срабатывания.

1-ая ступень.

Данная ступень защиты активируется при напряжении 70% от номинальной величины (Uном), временная задержка срабатывания устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 сек, что соответствует параметрам токовых отсечек АВ. При срабатывании 1-й ступени защиты производится отключение неответсвенного оборудования.

2-ая ступень.

Ее срабатывание происходит при падении напряжения до 50% от номинала. При таких условиях автозапуск электродвигателей невозможен. Задержка активации 2-й ступени устанавливается в диапазоне 10,0-15,0 сек, после чего производится отключение ответственных двигателей. Такое время устанавливается, чтобы дать возможность автоматике подключить резервный источник питания или снизить оперативные токи путем отключения неответственного оборудования.

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты  и кратко опишем алгоритм ее работы.

Двухступенчатая ЗМНДвухступенчатая ЗМН

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении Uном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5Uном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

Применение

Безусловно, что рассматриваемая нами защита не лишена недостатков (например, в простых схемах наблюдается ложное срабатывание при нулевом токе), тем не менее она доказала свою эффективность во многих сферах производства. Например, ЗМН устанавливается на электростанции, а также распределительные и трансформаторные подстанции. Это позволяет при максимальных токовых нагрузках отключить от шины подстанции третью категорию потребителей.

Распределительное устройство с ЗМНРаспределительное устройство с ЗМН

Большим плюсом системы ЗМН является то, что она может использоваться совместно с дистанционной, резервной и дифференциальной защитой, а также с устройством автоматического ввода резерва, трансформаторами тока и т.д. Это существенно расширяет сферу применения.

Расчет уставок ЗМН

Уставки рассчитываются исходя из особенностей технологического процесса. Приведем пример расчета пуска схемы типовой двухступенчатой защиты. Напряжение срабатывания первой ступени рассчитывается по следующей формуле: Uз1 = 0,7 х Uном. То есть, 70% от номинального напряжения. Повышение чувствительности системы путем повышение границы падения напряжения может привести к снижению эффективности из-за ложных срабатываний.

Время задержки срабатывания секционных выключателей устанавливается в пределах 0,5 -1,5 сек.

Расчет срабатывания второй ступени защиты выполняется по формуле: Uз2 = 0,5 х Uном.

Время задержки выбирается в диапазоне 10,0 -15,0 сек.

Защита по току и напряжению

 

В данном разделе рассматриваются вопросы и проблемы по защите электронных узлов и электронных цепей от перенапряжения и перегрузки. Приведены статьи по технологиям защиты РЭА, конструированию схем и систем защиты, производству устройств и оборудования токовой защиты, а именно, интегральных микросхем, преобразователей и стабилизаторов напряжения, предохранителей, позисторов и фильтров.

Статья посвящена проблеме выбора и применения кремниевых полупроводниковых защитных устройств и их преимуществам для защиты современных высокоскоростных интерфейсов.


Продолжение. Начало в № 9’2017

Системы телекоммуникации на объектах электроэнергетики выполняют важнейшую роль в приеме и передаче данных, в телеизмерениях, телеуправлении, связи. Вместе с тем среди множества других важнейших электрических и электронных систем в электроэнергетике эти системы являются наиболее чувствительными к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) и одновременно наименее защищенными. Такое положение дел не может считаться нормальным и требует принятия соответствующих мер. В статье продолжено обсуждение данной проблемы, начатой в предыдущей публикации, и описывается общая технология и элементная база для защиты оборудования систем телекоммуникаций.

Системы телекоммуникации на объектах электроэнергетики играют огромную роль в приеме и передаче данных, в телеизмерениях, телеуправлении, связи. Вместе с тем среди множества других важнейших электрических и электронных систем в электроэнергетике они являются наиболее чувствительными к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) и одновременно наименее защищенными. Такое положение дел не может считаться нормальным и требует принятия соответствующих мер. К сожалению, известные технические средства часто бывают слишком дороги и, несмотря на рекламные объявления, далеко не всегда способны надежно защитить системы телекоммуникаций от ЭМИ ЯВ. Анализ ситуации и свое решение проблемы предлагает автор статьи.

Применение специальных LC-фильтров для защиты электрического и электронного оборудования в промышленности и электроэнергетике от разрушительного воздействия электромагнитного импульса считается общепризнанным основным средством защиты, описанным в стандартах, отчетах, статьях. В данной публикации высказывается сомнение в обоснованности такого общепринятого подхода и предлагается использовать в качестве основного средства защиты варисторы и супрессоры, что позволит значительно упростить и удешевить защиту промышленного оборудования.

Испытания изделий на выполнение требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) охватывают широкий спектр разнообразного электрического и электронного оборудования коммерческого назначения. Основные ограничения накладываются как на уровни электромагнитного излучения в зависимости от типа электромагнитных помех, так и на уровни устойчивости к их воздействию. В основу статьи положен материал из публикации с комментариями, дополнениями, уточнениями и пояснениями в соответствии с действующими международными стандартами и стандартами, используемыми на территории Российской Федерации.

В настоящее время мы видим экспоненциальный рост применения электронного оборудования, большая часть которого имеет встроенные преобразователи энергии, генераторы, передатчики и приемники. Это и приборы для самого широкого потребления, и устройства, непосредственно влияющие на нашу жизнь и безопасность. Кроме того, наблюдается бурное развитие решений технологии «Интернета вещей» (IoT), постепенно меняющих привычную нам среду. Настоящая серия статей посвящена испытаниям, необходимым для подтверждения требований ЭМС.

При работе импульсного источника возникают кондуктивные помехи. Они могут передаваться в сеть, от которой питается этот источник. Поскольку к сети, как правило, подключено другое оборудование, помехи будут оказывать на него негативное воздействие. Сетевые фильтры подавляют генерируемые импульсным источником радиопомехи. Фильтр можно собрать из простых пассивных элементов: токоограничивающих дросселей и помехоподавляющих конденсаторов X‑ и Y‑типа. В статье рассматривается конструкция однофазного сетевого фильтра.

Гальванические развязки встречаются во многих электронных устройствах из самых разных областей техники. Их используют для защиты от статических напряжений, для подавления шумов, связанных с протекающими по шинам «земли» возвратными токами, для согласования устройств с разными уровнями напряжения на шине «земли». Гальванически развязанными могут быть и цепи питания, и линии данных. Любая гальваническая развязка состоит из изолирующего элемента, который может быть емкостным, индуктивным или оптическим, и схемы, обеспечивающей корректную работу изолирующего элемента. Каким бы ни был изолирующий элемент, он всегда имеет массу ограничений по быстродействию, мощности, диапазону входных и выходных напряжений и токов. Во многих случаях гальваническая развязка оказывается «узким местом» системы, и ее проектирование требует особого внимания.

International Rectifier является одним из лидеров в области силовой электроники. Полупроводниковые компоненты фирмы стали в этом сегменте стандартом де-факто и широко используются производителями конечной продукции для самых разнообразных применений. Наиболее интересными для российского рынка являются системы управления питанием (Power Management Devices, PMD), для которых предлагаются мощные MOSFET и системы на основе энергосберегающих технологий (Energy-Saving Products, ESP). Одна из неотъемлемых частей схемы силового устройства — гальваническая развязка управляющих сигналов и сигналов состояния отдельных силовых узлов, работающих с большими токами или напряжениями от управляющей части, ответственной за логику работы.

Цифровые изоляторы Silicon Labs представлены на российском рынке с 2006 года и успешно применяются для реализации гальванической развязки в системах, где они служат для повышения стабильности и надежности работы устройства в условиях мощных электромагнитных помех. Они надежно выполняют свою задачу и выигрывают у конкурентных решений как по стоимости, так и по комплексу своих технических характеристик при замещении классических оптронных развязок и похожих цифровых изоляторов фирмы Analog Devices. Цифровые изоляторы Si84xx фирмы Silicon Labs — достаточно простое в применении решение для реализации гальванической развязки. Но эта «простота» может усыпить бдительность разработчика, который забывает о некоторых базовых положениях, невыполнение которых выльется в неожиданные результаты работы проектируемого изделия.

Одна из самых крупных угроз для чувствительных компонентов мобильного телефона — электростатический разряд. Он представляет собой внезапный высоковольтный скачок напряжения, вызванный соприкосновением или близостью друг к другу заряженных объектов. Поскольку напряжение при таком скачке обычно измеряется тысячами вольт, оно способно повредить чувствительные компоненты системы, например интегральные схемы. Электростатический разряд может происходить, когда электронное устройство приближается к человеческому телу или другому устройству (контакт машинного интерфейса). Характерным примером может служить процесс соединения двух устройств — скажем, подключение мобильного телефона к ноутбуку. Если пользователь прикоснется рукой к соединительным контактам, или если на одном из соединяемых устройств накопился заряд, может произойти электростатический разряд.

Развитие систем передачи информации, телевидения, телекоммуникации, а также появление различных электронных устройств контроля процессов и состояния окружающей среды, систем управления и диагностики ужесточают требования, предъявляемые к надежности электронных систем, к их защищенности от случайных перенапряжений и перегрузок. В этой связи большое внимание уделяется разработке эффективных приборов защиты радиоэлектронных устройств — полупроводниковых ограничителей напряжения.

Для защиты РЭА от перенапряжений все более широкое распространение приобретают кремниевые ограничители напряжения (он), представляющие собой силовые диоды, к которым предъявляются специфические требования. Для оптимизации конструкции он важны методики контроля и анализа различных физических характеристик, определяющих качество этих приборов. В статье рассматривается оригинальный способ определения эффективности ограничения импульсных перенапряжений приборами данного класса.

Металлооксидные варисторы (MOV) традиционно используются для защиты от скачков сетевого напряжения в различных применениях. Грозовые импульсы, коммутация индуктивных или емкостных нагрузок могут вызвать резкие выбросы напряжения, с которыми и призван бороться варистор. Однако в условиях продолжительной перегрузки и неограниченности тока незащищенный варистор сначала снижает сопротивление до нескольких ом, а затем, вследствие большого значения напряжения, он скорее разрушится, чем выполнит защитную функцию.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии приказами № 1198-Ст и 1199-Ст от 15.12.2009 года утвердило разработанные российским техническим комитетом ТК072 «Электростатика» стандарты ГОСТ Р 53734.5.1-2009 «Электростатика. Часть 5-1. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Общие требования» и ГОСТ Р 53734.5.2-2009 «Электростатика. Часть 5-2. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Руководство пользователя».

В реальных условиях эксплуатации электронной аппаратуры в ее цепях могут возникать различные виды электрических перегрузок, наиболее опасными из которых являются перегрузки по напряжению. Они могут создаваться внешними электромагнитными импульсами как естественного происхождения (например, за счет мощных грозовых разрядов), так и искусственного (излучение высоковольтных линий электропередач, передающих устройств радиостанций, сетей электрифицированных железных дорог и т. п.), а также электромагнитными импульсами, возникающими за счет внутренних переходных процессов в аппаратуре и статического электричества. Для предотвращения воздействия указанных факторов на отдельные блоки и цепи аппаратуры необходимо принимать ряд специальных мер защиты. В статье рассматриваются электронные компоненты, предлагаемые компанией ON Semiconductor, для защиты цепей электронной аппаратуры от импульсного перенапряжения.

Расширение функциональности электронного оборудования сопровождается существенным ростом быстродействия ИС и числа используемых в них логических вентилей. Соответственно, все более важную роль начинают играть силовые цепи, обеспечивающие питание этих устройств. Если устройство с высокой частотой переключения имеет нестабильное питание, то и работа его становится неустойчивой. Особенно это заметно в низковольтных полупроводниковых устройствах. По этой причине стабильность источника питания стала сегодня одним из ключевых факторов. К тому же, поскольку быстродействующие полупроводниковые устройства излучают высокочастотные гармонические помехи, обычные развязывающие конденсаторы в ряде случаев не способны их подавить. Более того, низковольтные полупроводниковые устройства подвержены риску нарушения работы и даже выхода из строя под действием внешних электростатических разрядов и импульсных бросков напряжения. Помимо общепринятых методов решения этой проблемы, заключающихся в надлежащем проектировании схем и выборе развязывающего конденсатора, вполне жизнеспособным подходом является использование высокоэффективных фильтров ЭМП. В статье рассматривается эффективность блочных фильтров ЭМП и дается обзор рыночных новинок формата SMD.

Новые керамические материалы и технологии обжига позволяют производить керамические конденсаторы с характеристиками, которые в недавнем прошлом казались недостижимыми. Размер новых силовых конденсаторов в 87 раз больше, чем у самых больших компонентов предыдущих серий, но, тем не менее, по массо-габаритным показателям они подходят даже для использования в гоночных автомобилях серии Ф1.

Системы высокой готовности, такие как серверы, сетевые коммутаторы, устройства хранения данных RAID и другие устройства коммуникационной инфраструктуры, разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить нулевое время простоя в течение всего их жизненного цикла. Если компонент такой системы выходит из строя или требует замены по другой причине, он должен быть заменен без прерывания работы всей системы. Плата или модуль должны быть извлечены и заменены, в то время как система остается включенной и работающей. Этот процесс называют «горячее подключение».

Для защиты РЭУ от перенапряжений используют, помимо плавких отключающих элементов, специальные защитные приборы: газовые разрядники, металлооксидные варисторы и кремниевые ограничители напряжения (ОН), приобретающие все более широкое распространение.

В статье будут рассмотрены принципы комплексной защиты по току и напряжению электромоторов, трансформаторов и контроллеров в бытовой и промышленной электронике.

Известно, какой вред полупроводниковым изделиям наносит электростатический заряд. Аккумуляция заряда на пластинах и фотошаблонах приводит к потерям в выходе годных интегральных схем, так как заряженная пластина или фотошаблон, подобно пылемагниту, способны собирать частицы пыли даже в самой чистой среде. Анализ показывает, что до 65% отказов КМОП интегральных схем на некоторых предприятиях-изготовителях вызваны воздействием электростатических разрядов (ЭСР).

В статье приводится анализ состояния разработки и производства ограничителей напряжения — эффективных элементов защиты по напряжению радиоэлектронного оборудования от воздействия электрических импульсов различной природы: грозовых, коммутационных, электростатического разряда, а также инициированных электромагнитным полем атомного взрыва. Представлены некоторые физические аспекты работы и сформулированы основные принципы конструирования и технологии изготовления кремниевых ограничителей напряжения.

В предлагаемой статье рассматриваются преимущества диодов класса LowVf, производимых компанией Diotec для защиты от обратной полярности.

Гальваническая развязка цифровых сигналов часто используется в промышленных системах для обеспечения надежной и устойчивой передачи информации. Одним из факторов, генерирующих помехи, является «земляной шум», который создается источниками шумовых токов или напряжений, например, индукционными двигателями, и способен исказить передаваемую информацию.

Сегодня разработчики аппаратуры не испытывают недостатка в разнообразных элементах зашиты электрических цепей от перегрузок по току. Однако типовые схемотехнические решения далеки от идеальных из-за многообразия причин, по которым может возникнуть угроза повреждения оборудования аномально высоким током, и физических ограничений, присущих самим элементам защиты от перегрузок. Новое семейство гибридных интегральных микросхем компании «СИНТЭК» [1] пополняет арсенал средств, предотвращающих выход техники из строя.

В статье рассмотрены схемотехнические средства защиты от сверхтоков и перенапряжений и снижения коммутационных потерь в силовых импульсных преобразователях: бестрансформаторных и трансформаторных конверторах, обратимых активных делителях напряжения, инверторах прямоугольного тока и напряжения и регулируемых многофазных инверторах синусоидального напряжения. Они весьма эффективны, базируются на простейших L-C-D-цепочках и представляются полезными для широкого круга разработчиков.

Полимерные устройства токовой защиты PolySwitch (торговая марка фирмы Raychem Circuit Protection, ныне входящей в Tyco Electronics Corporation) вот уже около десяти лет успешно внедряются в разработки отечественных электронщиков.

Представленная здесь схема — простой быстродействующий детектор перегрузки по току для защиты низковольтных приложений. В отличие от узкоспециализированных контроллеров «горячей замены» (hot-swap), которые дают большую задержку при пуске, вызванную «подсадкой» напряжения, настоящая схема обеспечивает защиту спустя уже 150 мкс после изменения напряжения питания на входе выше 2,7 В.

С постоянным усложнением мобильных и беспроводных устройств возрастает вероятность отказа при воздействии электростатических разрядов (ESD). Каждая «точка доступа», содержащая сетевые окончания, пользовательский интерфейс, громкоговоритель, микрофон, карты памяти и антенны, подвержена непосредственной и скрытой опасности, которая возникает, когда эти области формируют электрический путь для токов высокого напряжения. Сотовые телефоны и другие беспроводные устройства работают в неидеальном мире, где их устойчивость к отказам зависит не столько от хорошей схемы устройства, сколько от условий, в которых они должны надежно функционировать.

Цифровые изоляторы с передачей данных через магнитное поле являются удачной альтернативой оптическим изоляторам. В настоящее время они выпускаются тремя фирмами: NVE, Avago Technologies и Analog Devices.

В нашей предыдущей статье [1] были рассмотрены интегральные импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН) National Semiconductor популярных серий LM25xx и LM26xx. Последние разработки фирмы — микромощные ИСН LM3xxx и высоковольтные ИСН LM5xxx обладают весьма высокими параметрами и очень перспективны для применения в устройствах питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Заслуживают внимания также выпускаемые National Semiconductor интегральные ШИМ-контроллеры — устройства управления импульсными стабилизаторами с внешними ключевыми транзисторами, в том числе для полумостовых и мостовых схем включения.

Для обеспечения надежности, безопасности и бесперебойной работы телекоммуникационных сетей множество организаций разрабатывает стандарты, обязательные для производителей оборудования. Согласно этим стандартам устройства связи должны быть защищены от перегрузок по току. Предлагаем вниманию читателей краткий обзор элементов токовой защиты для телекоммуникационного оборудования от компании Bourns.

В статье рассматривается вариант замены механического термостата на электронныйрегулятор на новом микроконтроллере от Microchip — PIC10F204. Управление током через нагревательный элемент осуществляется с помощью симистора, основы управления которым также рассмотрены в статье.

Немецкая фирма Weidmuller Interface — мировой лидер по качеству и номенклатуре комплектующих элементов для автоматизации промышленных объектов и инсталляции зданий. Она хорошо известна как производитель клемм, коннекторов и электромонтажного инструмента высочайшего класса. Кроме того, одним из основных направлений деятельности фирмы является производство недорогих электронных модулей для защиты от импульсных перенапряжений.

Для электрических или электронных устройств и систем, работающих в постоянном режиме, необходимо еще на этапе проектирования предусмотреть эффективную защиту по напряжению, охватывающую весь ряд возможных электромагнитных воздействий на систему со стороны окружающей среды. Это электромагнитное воздействие включает в себя SEMP (электромагнитный импульс включения), который является следствием включения или отключения индуктивной нагрузки. Кроме того, сюда можно отнести ESD (электростатический разряд) и LEMP (электромагнитный импульс, возникающий вследствие удара молнии).

Самовосстанавливающиеся предохранители PolySwitch производства Tyco Electronics Power Components хорошо зарекомендовали себя во многих промышленных, автомобильных и телекоммуникационных применениях как устройства защиты от перегрузок по току многократного действия.

Импульсные перенапряжения, возникающие при разрядах молний и при коммутации в силовых электроустановках, способны повреждать и разрушать как электронные устройства, так и целые системы. Многолетняя статистика подтверждает, что число таких повреждений удваивается каждые три-четыре года. Страховые компании во многих случаях возмещают ущерб от таких повреждений, но только в отношении самой электроники. При этом все издержки, связанные с потерей данных из-за повреждения носителей информации, в большинстве случаев полностью ложатся на плечи владельца этой техники, и зачастую финансовые потери существенно превышают стоимость самого оборудования.

Компания Wickmann является крупным мировым производителем пассивных элементов для защиты электронных устройств. Основным производственным направлением изначально и до настоящего времени является производство предохранителей, главным назначением которых является защита от избыточного тока при возникновении аварийных ситуаций в системе. Однако предохранители устанавливаются не только в цепи питания, но и в непосредственной близости от защищаемых микросхем, узлов, а также на разъемы и выводы различных интерфейсов, что требует учета большого числа параметров при выборе предохранителя для обеспечения требований безопасности и надежности системы. В статье рассмотрены параметры и особенности выбора предохранителей, выпускаемых компанией Wickmann, а также типы держателей для них.

Эта статья, рассказывающая об основных применениях самовосстанавливающихся полимерных предохранителей PolySwitch производства Tyco Electronics Power Components (сокращенно TEPC; прежнее название фирмы — Raychem), открывает серию публикаций, посвященных применению электронных компонентов ведущих зарубежных производителей на транспорте.

Промышленный ряд тиристоров и триаков (симисторов) Philips предоставляет широкие возможности для создания устройств управления мощностью. Соблюдение же десяти несложных правил по использованию тиристоров и триаков поможет избежать трудностей и ошибок при проектировании.

Мы уже рассказывали о самовосстанавливающихся, или обратимых, предохранителях PolySwitch производства Tyco Electronics Raychem — о принципах их работы, а также о подборе этих элементов на примере серии TR для защиты телекоммуникационного оборудования («Компоненты и технологии» № 2, 2001).

Для обеспечения требуемых технических и эксплуатационных характеристик аппаратуры важную роль играет выбор и правильность применения полупроводниковых TVS-диодов.

Диоды серии LCE6.5–LCE28A — это специальные диоды с пониженной емкостью за счет включения последовательно с несимметричным TVS-диодом быстродействующего импульсного диода, как это показано на рис.

Элементы защиты электрических цепей PolySwitch производства Tyco Electronics Raychem — это приборы на токопроводящих полимерах с положительным температурным коэффициентом.

В реальных условиях эксплуатации электронного оборудования в его цепях могут возникать различные виды электрических перегрузок, наиболее опасными из которых являются перегрузки по напряжению (перенапряжения), создаваемые электромагнитными импульсами естественного происхождения (за счет мощных грозовых разрядов), электромагнитными импульсами искусственного происхождения (за счет излучений радиопередающих устройств, высоковольтных линий передачи, сетей электрифицированных железных дорог и т.

Разработчики электронных устройств наверняка знают, к каким фатальным для этих устройств последствиям может привести перегрузка по току. Существует несколько способов защиты от таких ситуаций.

Хотя об опасном действии статического электричества известно много, то, что вы слышали о контроле за статикой, не всегда может оказаться правдой. По мере снижения геометрических размеров электронных компонентов и повышения их чувствительности угроза разрушения и ухудшения параметров под воздействием электростатического разряда (ЭСР) становится все заметнее.


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *