Схема защиты от перенапряжения в сети 220 вольт: Защита от перенапряжения сети 220в своими руками

Защита от перенапряжения сети 220в своими руками

Современная жизнь приводит к появлению все большего количества сложной бытовой техники, оборудования и электроники в наших домах и квартирах. При этом качество электроснабжения желает быть лучшим по различным причинам. С другой стороны, промышленность предлагает целый ряд электротехнических приборов, позволяющих решать обозначенные проблемы своими руками в собственном жилье. Давайте познакомимся с ними и сделаем свой выбор.

Виды скачков напряжения в сети электроснабжения

Трудно выбрать правильную систему защиты от перепадов напряжения, не зная их природу и характер. При этом все они имеют природный или техногенный характер:

1. Зачастую напряжение в сети становится стабильно низким. Причина – перегрузка устаревшей линии электропередачи (ЛЭП), например, в результате массового подключения электронагревателей или кондиционеров в соответствующий сезон.
2. В этих же условиях напряжение может оказаться завышенным длительное время при недостаточной нагрузке.
3. Возможна ситуация, когда при стабильном общем уровне питания в линии электроснабжения появляются импульсы и скачки высокого напряжения. Причиной бывает работа сварочного аппарата, мощного электроинструмента, технологического оборудования или некачественного контакта в ЛЭП.
4. Довольно неприятной неожиданностью является обрыв нулевого провода в сети 380 В питающей подстанции. В результате различной нагрузки по трем фазам возникает перекос напряжения, то есть на Вашей линии оно окажется слишком низким или завышенным.
5. Удар молнии в ЛЭП вызывает огромный скачок перенапряжения, что приводит к выходу из строя и бытовой техники, и внутренней проводки зданий, что приводит к пожару.

Как защищают бытовую технику пробки и автоматы

Долгое время в наших домах и квартирах универсальным средством обороны от перечисленных выше неприятностей оставались плавкие предохранители под названием пробки. На смену им пришли современные автоматические выключатели (автоматы), и бесшабашный народ перестал ставить «жучки», восстанавливая сгоревшие пробки. Сегодня во многих квартирах автоматические выключатели остаются практически единственным средством защиты от проблем в домашней электросети.

Во время работы автоматический выключатель срабатывает, когда протекающий через него ток превышает значение, указанное на его корпусе. Это позволяет защитить электропроводку от перегрева, короткого замыкания и возгорания в случае перегрузки. При этом перенапряжение успевает вывести из строя электронику, а при коротком скачке автомат даже не сработает.

Таким образом, мощный импульс, вызванный ударом молнии, проходит через автоматический выключатель и может пробить проводку с перечисленными последствиями.

Зачем в домашней сети подключают УЗИП

Специально для организации системы защиты от ударов молнии и возникающих при этом импульсов перенапряжения разработаны УЗИП – устройства защиты от импульсных помех. Отметим, что ЛЭП имеют определенные средства компенсации ударов молнии. Также в блоках питания современных электронных устройств имеются УЗИП класса III.

Однако этого недостаточно, если Вы живете в частном доме, запитанном от воздушной линии электропередачи. Методика выбора и подключения УЗИП приводится в статье «Устройство защиты от импульсных грозовых перенапряжений, схема подключения». В любом случае для защиты от молнии поможет громоотвод, о котором рассказано в статье «Как правильно сделать громоотвод и молниезащиту в частном доме своими руками».

Функции УЗО в схеме электроснабжения дома

В схеме электроснабжения современного дома обязательно присутствует УЗО – устройство защитного отключения. Его основное предназначение – защита людей от удара электрическим током, а также защита электропроводки от пробоя и утечки, что может привести к пожару. Методика выбора и подключения УЗО приводится в специальной статье.

Однофазное и трехфазное УЗО

Несомненно, если в Вашем доме еще не установлено УЗО, это нужно обязательно сделать. При этом от перепадов напряжения устройство защитного отключения спасает лишь в некоторой степени и косвенным образом.

Защита электроприборов с помощью стабилизатора напряжения

Электрический стабилизатор — это прибор, который поддерживает на выходе стабильное напряжение при его изменении на входе в допустимых пределах. Прибор может иметь различную мощность и обеспечивать стабильное электропитание всего дома, либо отдельных потребителей.

Стабилизатор прекрасно справляется с коррекцией медленно меняющегося пониженного или повышенного напряжения. В зависимости от принципа работы он компенсирует резкие скачки или импульсы перенапряжения в разной степени.

В современных агрегатах имеется функция отключения подачи питания, когда его уровень в сети принимает предельные значения. После возвращения входного напряжения к допустимой величине электроснабжение восстанавливается.

Альтернативный вариант — реле контроля напряжения в сети

Бюджетной альтернативой стабилизатору является реле контроля напряжения, которое выполняет оговоренную нами функцию отключения электропитания при выходе напряжения в сети за допустимые пределы.

В зависимости от исполнения, устройство срабатывает при перенапряжении, либо контролирует и его нижний уровень.

Варианты модульных реле напряжения

Существуют модификации реле, которые восстанавливают питание автоматически при его возвращении к допустимым пределам, или это нужно делать вручную. Наиболее совершенные устройства предоставляют возможность установки уровней напряжения, при которых наступает отключение потребителей и времени задержки при возвращении питания. Например, холодильник нельзя включать в сеть повторно в течение пяти минут, чтобы не повредить компрессор. Именно такое значение можно задать на реле.

Реле напряжения ASV-3M после срабатывания необходимо включить вручную

При этом реле не обеспечивает стабильное напряжение, не компенсирует импульсные скачки и не защищает от грозового перенапряжения. Иными словами, такой способ защиты подходит в ситуации, когда напряжение в сети нормальное, но возможны его редкие и значительные отклонения, в том числе, в результате аварии в сети электроснабжения.

Существуют варианты исполнения для защиты отдельных потребителей в виде удлинителя или моноблока с вилкой и розеткой. Эти устройства рассчитаны на ток нагрузки 6-16А. Аналогичные приборы в модульном исполнении монтируются на электрощите.

Реле модульного типа может иметь на выходе переключающую группу контактов, нормально разомкнутые контакты, а также две отдельные группы нормально разомкнутых или нормально замкнутых контактов. Это позволяет реализовать разные варианты управления питанием потребителей.

Монтажная схема подключения реле напряжения в сети 220В

Электромонтаж реле напряжения модульного типа можно выполнить по вышеприведенной иллюстрации. В любом случае устройство подключается после входного автомата. Нулевой провод подсоединяется к клемме N, а провода фазы — к нормально разомкнутым контактам реле.

Для защиты более дорогого устройства его номинальный рабочий ток выбирается на ступень выше, чем значение, указанное на корпусе входного автомата. Например, если перед реле установлен автомат на 40А, выбирают прибор с номинальным значением 50А.

Если устройство с необходимым значением рабочего тока отсутствует, либо стоит слишком дорого, его можно заменить реле напряжения с минимальным параметром нагрузки. При этом к его выходу подключается контактор необходимой мощности или пускатель, который подает напряжение на потребители.

Электромонтаж реле напряжения в паре с контактором приведен на схеме. В данном примере собственно реле напряжения подключается также после входного автомата, счетчика и УЗО. Провод фазы с выходного контакта реле подключается к клемме управляющей обмотки контактора, а к ее второй клемме подсоединяется нулевой провод (выступающая часть корпуса). На выходные клеммы контактора (дальняя часть корпуса) сверху подаются фаза питания и ноль, а снизу подключаются провода фазы и нуля потребителей.

При наличии нормального уровня напряжения в сети реле контроля замыкает выходные контакты и подает питание на обмотку контактора. Он, в свою очередь, замыкает выходные контакты и подает питание потребителям. При отсутствии напряжения в сети или выходе его за допустимые пределы цепи последовательно разрываются и питание нагрузки отключается.

Схема подключения нескольких реле напряжения в однофазной сети

В ряде случаев удобно использовать несколько реле напряжения для разных типов потребителей. При этом для наиболее дорогих электронных потребителей, как, например, компьютеры, можно задать с помощью соответствующего реле допустимый диапазон входного питания в пределах 200-230В.

Бытовым электроприборам с электродвигателями, как, например, холодильник или стиральная машина, можно установить диапазон напряжения 185-235В. Потребители типа утюга, обогревателя или водонагревателя могут питаться напряжением 175-245В. Внутренние таймеры реле можно настроить на разное время задержки возобновления питания.

Как работает реле контроля фаз в сети 380В

В сети 380В может быть установлено трехфазное реле напряжения. Это имеет смысл, если в доме имеется оборудование с трехфазным питанием.

В этом случае реле срабатывает при отклонении напряжения на любой фазе и отключает нагрузку по всем трем линиям. При отсутствии потребителей с питанием 380В удобнее и дешевле подключить три отдельных реле напряжения. В этом случае мы получаем три группы потребителей 220В, для которых могут быть установлены различные предельные значения напряжения и время задержки.

Схема подключения реле напряжения на каждой фазе в сети 380В

От чего защищает ИПБ

Основная задача источника бесперебойного питания (ИПБ) – обеспечение потребителей электроэнергией при отсутствии напряжения в сети. Наиболее часто этот прибор используют для питания компьютеров. Хотя ИПБ обеспечивает напряжение 220 вольт непродолжительное время, имеется возможность сохранить информацию и выключить компьютер. Актуально применение источника бесперебойного питания при использовании малогабаритной электростанции для беспрерывной подачи энергии в момент ее запуска.

Распространенный источник бесперебойного питания

Очевидно, что применение ИПБ функционально, если в сети электроснабжения дома установлено реле напряжения. При использовании аккумулятора достаточной емкости к источнику бесперебойного питания может быть подключен газовый котел. Аккумулятора на 60 АЧ хватит для обеспечения напряжением котла мощностью 160Вт примерно в течение суток.

ИПБ с двойным преобразованием работает при изменении напряжения на входе в широких пределах, однако стоит очень дорого.

Чем поможет сетевой фильтр

Чаще всего бытовые сетевые фильтры выполнены в виде удлинителя. Таким образом, к нему может быть подключено сразу несколько единиц бытовой техники. Фильтры отличаются количеством розеток и длиной кабеля. Обычно устройство снабжается собственным выключателем с индикацией подачи питания. Фильтр может иметь индивидуальные выключатели питания для каждой розетки.

Ряд моделей имеют защиту от короткого замыкания и перегрузки. Общий ток нагрузки устройств такого рода не превышает 6-16А. Собственно фильтр таких устройств состоит из нескольких конденсаторов и катушек индуктивности. Таким образом, обеспечивается защита электроники от маломощных и коротких импульсов помех. Последние могут создаваться, в том числе, бытовой техникой, подключенной в домашней сети.

Заметим, что блоки питания большинства современных электронных приборов уже имеют аналогичные схемы в своем составе. Иными словами, подобные сетевые фильтры можно рассматривать как удлинители с дополнительной фильтрацией и сервисными возможностями.

Система защиты от скачков напряжения своими руками

Ознакомившись с вышеизложенной информацией, Вы сможете подобрать систему с защиты домашней сети от нестабильности напряжения разного рода. При этом важно правильно оценить характер угрозы. В зависимости от обстоятельств может быть обеспечена защита от скачков напряжения как всей сетевой проводки в доме, так и отдельных приборов. В статье «Как выбрать стабилизатор для защиты холодильника от перепадов и скачков напряжения 220в» мы рассказываем о том, как можно сделать импровизированный стабилизатор для холодильника своими руками.

В статье мы расскажем как собрать самодельное устройство защиты от перенапряжения, объясним принцип работы и покажем схему данного устройства.

Сетевое перенапряжение

Скачок напряжения сети переменного тока может быть определен как мгновенное повышение напряжения, которое обычно может происходить из-за колебаний напряжения. Такие пики напряжения могут сохраняться в течение очень короткого промежутка времени, но все же могут быть смертельно опасными для бытового электрического и электронного оборудования.

Повышение напряжения в соответствии с законом Ома вынудит устройство или подключенную нагрузку потреблять эквивалентную избыточную величину тока за пределами диапазона допуска конкретного гаджета. Таким образом, всплеск, вызванный скачком напряжения, может мгновенно и навсегда повредить ценные приборы.

Обычно электронные устройства, такие как телевизоры, музыкальные системы и т. Д., Как правило, подвержены опасности таких скачков напряжения. Несмотря на то, что они в основном оснащены встроенными системами защиты, такими как стабилизатор / регулятор напряжения SMPS, предохранители и т. Д., Внезапный толчок, вызванный всплеском, возникающим из-за скачка напряжения, может привести к сгоранию критических частей. Также весьма тревожно, что дорогие электромеханические устройства, такие как холодильники, кондиционеры, водяные насосы и т. Д., Подвергаются еще большему риску при таких нарушениях питания. Эти устройства могут быть весьма уязвимы к сбоям напряжения и обычно «не любят» резких изменений входных напряжений и токов. Скачок напряжения не только вызывает ухудшение состояния компонентов машины, но иногда может даже мгновенно обжечь обмотки соответствующего двигателя. Более того, ремонт такого оборудования довольно дорогостоящий, и можно даже предпочесть покупку нового, чем ремонт при высоких затратах. Короче говоря, последствия могут привести к ненужным потерям денег и времени.

На рынке может быть несколько сложных сетевых устройств защиты от перенапряжений; однако вышеупомянутая ситуация может быть эффективно решена даже с помощью очень простой концепции.

Описание цепи

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, НАХОДИТСЯ НА ПОТЕНЦИАЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ДОТРАГИВАТЬСЯ К ПЕРЕКЛЮЧЕННОЙ ПОЗИЦИИ. РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЕРЕВЯННУЮ ПЛАНКУ ПОД ВАШИМИ НОГАМИ. Новички, пожалуйста, держитесь подальше.

Мы знаем, что свойство металлического железа проводить электричество не очень хорошее по сравнению с некоторыми другими электрическими проводниками, такими как алюминий и медь.

Теперь, если мы пойдем по закону Ома, мы обнаружим, что сопротивление проводника и тока, проходящего через него, прямо пропорционально приложенному напряжению, подразумевается, что по мере увеличения напряжения ток также увеличивается, а в случае железа в качестве проводника — увеличение тока через это заставило бы его действовать пропорциональное количество растущего сопротивления против него. Это противоположное сопротивление железа поможет устранить опасные всплески внезапных колебаний напряжения.

Давайте подробно разберемся в схеме и в ее деталях.

Обращаясь к схеме, C1, R1, D1, D2 и D3 вместе образуют твердотельный источник питания без трансформатора. D1 и D2 эффективно удаляют переходные напряжения входного напряжения, создавая безопасное напряжение для предыдущих электронных компонентов. C2 делает все остальное, отфильтровывая любые остаточные помехи переменного тока.

Вышеупомянутое напряжение подается в цепь, в основном включающую транзисторы T1, T2 и симистор TR1 в качестве активных компонентов.

Предварительная установка P1 регулируется таким образом, что T1 просто начинает проводить с пороговым значением напряжения (DC), которое может быть эквивалентным приложенному сетевому переменному току. Например, предположим, что при нормальном напряжении вход постоянного тока в Т1 составляет около 9 вольт, увеличение на 25% сети переменного тока приведет к увеличению потенциала постоянного тока пропорционально примерно до 11,25. Таким образом, здесь P1 можно установить так, чтобы T1 просто проводил на этом пороге.

Обычно, пока T1 выключен, T2 остается включенным и подает требуемое напряжение затвора на симистор TR1. В течение этого времени сетевое напряжение к приборам подается через TR1, и оно получает полное нормальное входное напряжение без каких-либо ограничений, R5 остается неактивным.

Если случайно входной сигнал выходит за пределы установленного порога, как объяснено выше, T1 проводит, T2 выключается и симистор так же выключается, отключая нормальное неограниченное электропитание переменного тока для нагрузки или приборов. Однако в этот момент происходит интересная вещь: нагрузку начинает получать переменный ток через R5, который является резистором низкого значения, состоящим из железной катушки.

Внедрение R5 мгновенно устраняет опасно растущее напряжение, гарантируя, что приборы не будут повреждены. Также переход плавный, безопасный и без перерывов.

В соответствии с максимальной нагрузкой на дом, R5 должен иметь соответствующие размеры.

Эта простая и недорогая конструкция цепи сетевого фильтра очень эффективна, безопасна, проста в сборке и поэтому должна быть встроена в каждый дом.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

В статье мы расскажем как собрать самодельное устройство защиты от перенапряжения, объясним принцип работы и покажем схему данного устройства.

Сетевое перенапряжение

Скачок напряжения сети переменного тока может быть определен как мгновенное повышение напряжения, которое обычно может происходить из-за колебаний напряжения. Такие пики напряжения могут сохраняться в течение очень короткого промежутка времени, но все же могут быть смертельно опасными для бытового электрического и электронного оборудования.

Повышение напряжения в соответствии с законом Ома вынудит устройство или подключенную нагрузку потреблять эквивалентную избыточную величину тока за пределами диапазона допуска конкретного гаджета. Таким образом, всплеск, вызванный скачком напряжения, может мгновенно и навсегда повредить ценные приборы.

Обычно электронные устройства, такие как телевизоры, музыкальные системы и т. Д., Как правило, подвержены опасности таких скачков напряжения. Несмотря на то, что они в основном оснащены встроенными системами защиты, такими как стабилизатор / регулятор напряжения SMPS, предохранители и т. Д., Внезапный толчок, вызванный всплеском, возникающим из-за скачка напряжения, может привести к сгоранию критических частей. Также весьма тревожно, что дорогие электромеханические устройства, такие как холодильники, кондиционеры, водяные насосы и т. Д., Подвергаются еще большему риску при таких нарушениях питания. Эти устройства могут быть весьма уязвимы к сбоям напряжения и обычно «не любят» резких изменений входных напряжений и токов. Скачок напряжения не только вызывает ухудшение состояния компонентов машины, но иногда может даже мгновенно обжечь обмотки соответствующего двигателя. Более того, ремонт такого оборудования довольно дорогостоящий, и можно даже предпочесть покупку нового, чем ремонт при высоких затратах. Короче говоря, последствия могут привести к ненужным потерям денег и времени.

На рынке может быть несколько сложных сетевых устройств защиты от перенапряжений; однако вышеупомянутая ситуация может быть эффективно решена даже с помощью очень простой концепции.

Описание цепи

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, НАХОДИТСЯ НА ПОТЕНЦИАЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ДОТРАГИВАТЬСЯ К ПЕРЕКЛЮЧЕННОЙ ПОЗИЦИИ. РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЕРЕВЯННУЮ ПЛАНКУ ПОД ВАШИМИ НОГАМИ. Новички, пожалуйста, держитесь подальше.

Мы знаем, что свойство металлического железа проводить электричество не очень хорошее по сравнению с некоторыми другими электрическими проводниками, такими как алюминий и медь.

Теперь, если мы пойдем по закону Ома, мы обнаружим, что сопротивление проводника и тока, проходящего через него, прямо пропорционально приложенному напряжению, подразумевается, что по мере увеличения напряжения ток также увеличивается, а в случае железа в качестве проводника — увеличение тока через это заставило бы его действовать пропорциональное количество растущего сопротивления против него. Это противоположное сопротивление железа поможет устранить опасные всплески внезапных колебаний напряжения.

Давайте подробно разберемся в схеме и в ее деталях.

Обращаясь к схеме, C1, R1, D1, D2 и D3 вместе образуют твердотельный источник питания без трансформатора. D1 и D2 эффективно удаляют переходные напряжения входного напряжения, создавая безопасное напряжение для предыдущих электронных компонентов. C2 делает все остальное, отфильтровывая любые остаточные помехи переменного тока.

Вышеупомянутое напряжение подается в цепь, в основном включающую транзисторы T1, T2 и симистор TR1 в качестве активных компонентов.

Предварительная установка P1 регулируется таким образом, что T1 просто начинает проводить с пороговым значением напряжения (DC), которое может быть эквивалентным приложенному сетевому переменному току. Например, предположим, что при нормальном напряжении вход постоянного тока в Т1 составляет около 9 вольт, увеличение на 25% сети переменного тока приведет к увеличению потенциала постоянного тока пропорционально примерно до 11,25. Таким образом, здесь P1 можно установить так, чтобы T1 просто проводил на этом пороге.

Обычно, пока T1 выключен, T2 остается включенным и подает требуемое напряжение затвора на симистор TR1. В течение этого времени сетевое напряжение к приборам подается через TR1, и оно получает полное нормальное входное напряжение без каких-либо ограничений, R5 остается неактивным.

Если случайно входной сигнал выходит за пределы установленного порога, как объяснено выше, T1 проводит, T2 выключается и симистор так же выключается, отключая нормальное неограниченное электропитание переменного тока для нагрузки или приборов. Однако в этот момент происходит интересная вещь: нагрузку начинает получать переменный ток через R5, который является резистором низкого значения, состоящим из железной катушки.

Внедрение R5 мгновенно устраняет опасно растущее напряжение, гарантируя, что приборы не будут повреждены. Также переход плавный, безопасный и без перерывов.

В соответствии с максимальной нагрузкой на дом, R5 должен иметь соответствующие размеры.

Эта простая и недорогая конструкция цепи сетевого фильтра очень эффективна, безопасна, проста в сборке и поэтому должна быть встроена в каждый дом.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Post Views: 6

Как выбрать защиту от перенапряжения (УЗИП) для частного дома и дачи

Любые бытовые электроприборы, работающие в домашней проводке, создаются изготовителями для питания от гармоничного сигнала синусоиды с напряжением 220 или 380 вольт.

Сложная электронная техника использует выпрямленный специальными блоками постоянный ток.

Когда форма и амплитуда питающего напряжения изменяется, то она сильно влияет на качество работы бытовых потребителей, снижая их ресурс.

Внутри бытовой сети часто случаются нарушения технических нормативов поступающей в дом электроэнергии. Этот вопрос подробно раскрыт в статье, посвященной электрической безопасности частного дома и дачи.

Защите бытовой домашней техники необходимо уделять серьезное внимание:

Какие импульсы тока могут возникнуть в бытовой домашней сети

Характер протекания тока по оборудованию принят за основу для проектирования электрических приборов и показан на картинке ниже.

Идеальная синусоида и выпрямленный из нее постоянный ток обеспечивают номинальный режим эксплуатации. Его нарушить может импульс, пришедший от:

1. разряда молнии;
2. перенапряжения электросети аварийными режимами.

Приведенные на нижних графиках характеристики носят общий характер. Они меняются в каждом конкретном случае. Однако, следует сразу заметить, что импульс молнии по величине значительно больше, а по времени продолжительнее на 17 крат (350/20=17).

Мощность молнии намного превышает импульс обычного перенапряжения сети, обладает повышенными разрушительными способностями по сравнению с ним.

Поэтому для устранения последействий молнии применяются специализированные защиты импульсного типа.

Практические рекомендации по использованию УЗИП

Сведем их к четырем пунктам:

1. Импульсные защиты рассчитываются на режим пребывания в готовности к срабатыванию при нахождении под номинальным напряжением сети. При возникновении перенапряжений от аварий они могут повреждаться, сами требуют защиты.
   Автоматический выключатель создается для эксплуатации синусоидальных или постоянных токов. К работе под импульсном разрядом молнии он не приспособлен.
   Защита УЗИП автоматами запрещена. Для нее выбирают только предохранители.
2. По условиям безопасной эксплуатации корпус УЗИП первого класса лучше использовать цельной конструкцией без добавочных модулей съемного типа.
3. При выборе устройств защит от импульсного перенапряжения, предназначенных для обработки токов молний более 20 кА с соотношениями импульса 10/350 миллисекунд, необходимо ориентироваться на разрядники.
4. Монтаж УЗИП следует выполнять в электрическом щите с металлическим корпусом, который наиболее отвечает требованиям пожарной безопасности.

Алгоритм выбора УЗИП по току молнии

Разберём его на примере, представленном картинкой ниже.

Электрическая энергия в дом может поступать по воздушной линии, оборудованной:

1. самонесущими изолированными проводами СИП — ВЛИ;
2. обыкновенными проводами без внешнего слоя изоляции — ВЛ.

Наличие диэлектрического слоя на токопроводящих элементах воздушной линии уменьшает воздействие разряда молнии, влияет на конструкцию работающего УЗИП и его схему подключения.

При питании дома от ВЛИ создается система заземления по схеме TN-C-S. УЗИП монтируется между фазными проводниками и PEN. Место расщепления PEN на РЕ и N провода при удалении на 30 метров от здания требует дополнительной защиты.

Наличие на доме смонтированной внешней молниезащиты, подвод металлических коммуникаций инженерных систем влияют на электрическую безопасность здания, выбор и схему подключения УЗИП.

Рассмотрим четыре варианта возможных схем.

Вариант 1

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

• без внешней молниезащиты;
• с отсутствующими металлическими коммуникациями, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

При такой ситуации вероятность образования прямого удара молнии в здание резко снижается:

• изоляцией проводов ВЛИ;
• отсутствием молниеприемника защиты и внешних металлических открытых токопроводящих частей.

Поэтому вполне достаточно защититься от импульсов перенапряжения, обладающих формой 8/20 мкс для тока.

Вполне подойдет УЗИП с комбинированным классом защит 1+2+3 в едином корпусе марки DS131VGS-230. Причем, ее защитная функция по устранению импульсов тока молнии формы 10/350 мкс с амплитудой до 12,5 кА вряд ли будет использована.

Размах тока от импульсов перенапряжения можно выбрать из диапазона 5÷20 кА с учетом периода грозовых дней. Проще остановиться на максимальном значении.

Вариант 2

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

• без внешней молниезащиты;
• с металлическими коммуникациями водо- или газопровода, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

По сравнению с предыдущим случаем здесь возможен грозовой разряд молнии по трубопроводу силой до 100 кА. Этот ток внутри трубы разветвится на оба конца по 50 кА. С нашей стороны дома эта часть разделится по 25 кА на контур заземления и здание.

PEN проводник заберет свою долю в 12,5 кА, а оставшаяся половинка импульса такой же силы сквозь УЗИП станет проникать в фазный провод. Поэтому ее надо будет подавлять.

Вполне можно выбрать ту же модель УЗИП, что и ранее, но ее возможность защиты от импульса молнии с формой 10/350 мкс и размахом до 12,5 кА будет абсолютно необходима.

Вариант 3

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. В здании:

• внешняя молниезащита смонтирована;
• отсутствуют металлические коммуникации, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

Грозовой разряд в 100 кА попадает по молниеприемнику, разделяется на два потока по 50 кА в заземляющее устройство и электросхему здания.

На РЕ шине от повторно разветвляется на PEN проводник и фазный провод по 25 кА. Сквозь УЗИП, таким образом, будет протекать импульс с формой 10/350 мкс и силой 25 кА. С такими параметрами и требуется подбирать защиты.

Вариант 4

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. У здания:

• внешняя молниезащита смонтирована;
• имеются металлические коммуникации водопровода, встроенные в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

Разряд молнии в 100 кА после молниеприемника двумя потоками по 50 кА расходится на контур заземления и электрическую схему вводного устройства. Второй поток тоже разделится поровну: 25 кА растекается через трубы водоснабжения, а очередные 25 тоже делятся по 12,5 кА на PEN проводник и фазный провод через УЗИП. Его можно выбрать той же конструкции, как и во втором варианте.

Особенности выбора УЗИП при питании от ВЛИ

В четырех разобранных примерах за основу электроснабжения здания взяты ВЛИ с СИП. У них обрыв нуля, а, следовательно, появление линейного напряжения 380 вместо фазного маловероятно. Посему выбор УЗИП можно ограничивать максимальным напряжением сети.

Учитывая рабочие нагрузки в рассмотренных четырех вариантах для УЗИП, последние вполне допустимо монтировать в металлических шкафах внутри дома. С учетом небольших габаритов здания допустимо устанавливать одно устройство УЗИП между потенциалами фазы и PEN проводника.

Вариант 5

Условие

Электричество в здание поступает по воздушной ЛЭП с оголенными проводами.

Решение

При такой ситуации высока вероятность грозового разряда в провода ВЛ, а у дома используется схема системы заземления ТТ.

Требуется создавать защиту от проникающих импульсов не только от фазных проводов относительно земли, но и от нулевого. Последняя рекомендуется в большинстве случаев, но может не применяться по местным условиям.

При подключении к открытым проводам ВЛ на электрическую безопасность дома влияет конструкция ответвления. Ее выполнение возможно:

1. кабелем;
2. самонесущими изолированными проводами СИП, как на ВЛИ;
3. открытыми проводами без изоляции.

При воздушном ответвлении меньшие риски обеспечивают изолированные по отдельности провода СИП с сечением от 16 мм кв и созданием промежутка относительно фазных и нулевого проводников. В них прямой удар молнии практически нереален, но он может попасть в место разделки около изоляторов на вводе. Тогда на фазе появится 50% от силы грозового разряда.

Этот случай необходимо исключать:

• заводом СИП внутрь вводного устройства;
• подключением РЕ шины щитка к заземляющему устройству с блокированием возможности удара молнии в это место с внешней стороны здания.

Без комплексного выполнения этих условий потребуется монтировать УЗИП на 50 кА 10/350 мкс, а при выполнении — ток молнии в открытый фазный провод силой 100 кА разделится на два потока, из которых 50 кА пойдет в сторону здания на столб ввода. Когда он стоит последним на линии, то весь разряд войдет в дом, а если ВЛ проложена дальше, то разделится на наше строение и уйдет к другим.

Эти условия являются определяющими при выборе УЗИП по силе разряда молнии.

На воздушной ЛЭП с открытыми проводами вероятен обрыв нуля, что требует выбора УЗИП на напряжение до 0,4 кВ, а не 220 вольт.

При монтаже УЗИП следует учитывать заводские рекомендации изготовителя, изложенные техническими характеристиками по схемам подключения в разных системах заземления, их особенности. Иначе от применения защиты возможен больший вред, чем польза.

Роль предохранителя в защите УЗИП

Протекание грозы обычно происходит при шквальном ветре, который может оборвать PEN проводник ВЛ во время или перед ударом молнии. Через рабочий ноль потечет фазный ток.

При разряде молнии по открытому проводу фазы у нас отрабатывает УЗИП, через который потечет импульс от грозы и ток, сопровождающий обрыв PEN, по цепочке: предохранитель, разрядник, шину РЕ и контур заземления.

Все эти элементы обладает определённым электрическим сопротивлением, снижающим величину протекающего тока. Его можно просчитать, определить по закону Ома значение сопровождающего тока, сравнить с характеристиками УЗИП. Если они разрешают эксплуатацию при большей величине, то предохранитель можно не использовать.

Для закрепления опубликованного материала рекомендуем к просмотру два видео.

Компания «Электромир» своим видеороликом объясняет, почему в любом доме необходимо устанавливать УЗИП.

Видео «Вебинар об УЗИП» компании «Дни решений» дает рекомендации на вопросы по выбору и оценке работы устройств импульсной защиты.

Задавайте вопросы по изложенной теме в комментариях, делитесь материалом статьи с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

Перенапряжение | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

В своей статье про стабилизаторы напряжения для частного дома я затрагивал вопрос про основные показатели получаемой электрической энергии из сети, согласно ГОСТ 13109-97. Переходите по ссылке и знакомьтесь подробнее. Здесь лишь повторю, что к ним относятся отклонения напряжения, провалы напряжения и перенапряжения.

Для защиты электрооборудования от первых двух показателей я рекомендовал Вам устанавливать стабилизаторы напряжения. Вот наглядный пример о том, как правильно выбрать стабилизатор напряжения для своего дома.

А вот про защиту электрооборудования и электропроводки от перенапряжений я как то упустил из виду. Поэтому тема данной статьи будет посвящена видам перенапряжений и их опасностям.

Итак, приступим.

Что такое перенапряжение?

Для начала давайте определимся, что же такое перенапряжение.

Перенапряжение — это импульс или волна напряжения, которое накладывается на номинальное напряжение сети.

Вот так примерно это выглядит.

Например, напряжение однофазной сети у нас составляет 220 (В). Напоминаю Вам, что это действующее значение напряжения. Если перевести его в амплитудное, умножив действующее напряжение на √2, то получим 310 (В). Так вот во время импульсных перенапряжений амплитудное значение напряжения может достигать значения до нескольких тысяч вольт. Длительность таких импульсных перенапряжений не велика — всего несколько милисекунд (мсек).

 

Какую опасность несут в себе перенапряжения? Примеры

Изоляция электропроводки (кабелей и проводов) и различных электрических приборов может выдерживать определенный уровень напряжения. Вот примерная таблица электрической прочности изоляции некоторого электрооборудования.

По таблице видно, что изоляция у большинства проводников и приборов  может выдерживать до 1000 (В). Как я уже говорил выше, во время перенапряжений амплитудное значение напряжения достигает значений до нескольких тысяч вольт.

Думаете к чему это приведет?

Это приведет к пробою изоляции, а следовательно, к выходу из строя электрических приборов, электропроводки и возникновению пожара.

Если электрический прибор будет выключен из розетки, то Вы его защитите от перенапряжений. А вот провода и кабельные линии электропроводки всегда находятся под напряжением (розетки, одноклавишные и двухклавишные выключатели) и совсем не защищены от импульсных перенапряжений.

Приведу наглядный пример, случившийся совсем недавно на даче моего знакомого.

При возникновении импульсного перенапряжения произошел пробой изоляции питающих проводов розетки, что привело к короткому замыканию.

Вот еще один пример пагубных последствий импульсных перенапряжений, который вывел из строя электронный однофазный счетчик электрической энергии «Энергомера» СЕ102.

А ведь мы иногда и не подразумеваем, что тот или иной электрический прибор вышел из строя по причине перенапряжения в сети, а ссылаемся на соответствующее качество производителя.

 

Причины возникновения и виды импульсных перенапряжений

Всего существует 3 вида импульсных перенапряжений:

• коммутационное
• грозовое (его еще называют атмосферным)
• электростатическое

Рассмотрим каждый вид отдельно.

1. Коммутационное перенапряжение

Коммутационные перенапряжения возникают при резком изменении установившегося режима работы электрической сети. Такое явление называют переходным процессом. Импульсы и волны при данном виде перенапряжений имеют высокую частоту: от десятков до сотен (кГц), а их значение достигает до нескольких тысяч вольт и в большей степени зависит от параметров электрической цепи (индуктивность, емкость), быстродействия коммутационных аппаратов и фазы тока во время коммутации.

Причины возникновения коммутационных перенапряжений:

Защита от перенапряжения | Электрик в доме

Автор: admin, 01 Июн 2014

 

Бывают случаи, когда в розетке появляется напряжение выше допустимого, это происходит из-за аварий и неполадок на электрических подстанциях. В таких случаях может выйти из строя дорогостоящая бытовая техника, если она была подключена к розетке.

Можно защитить свою технику, сделав защиту от перенапряжения своими руками. Вашему вниманию предлагается автомат защиты от перенапряжения. Схема проста и не требует дорогостоящих деталей.

 Схема автомата защиты от перенапряжения

автомат защиты от перенапряжения

На схеме обозначено:

• SQ1 — автоматический выключатель 6А;
• C1 — конденсатор КБГ-МН, 5 мкФ, 600 В;
• C2, C3 — конденсаторы К50-35, 100 мкФ, 35 В;
• C4 — конденсатор К50-35, 1000 мкФ, 35 В;
• C5 — конденсатор К53-4, 10 мкФ, 16 В;
• D1-D4 — диоды КД202;
• D5 — диод Д226;
• R1 — резистор МЛТ-0,5  1 кОм;
• R2 — подстроечный резистор СП3-27В 470 Ом;
• K1 — реле РП21 М-000, 24В;
• VS1 — тиристор КУ 201.

 Работа схемы

Схема состоит из бестрансформаторного блока питания на делителе С1,С2,С3, диодного моста D1-D4 и сглаживающего пульсации конденсатора С4. От соотношения емкостей С1 с С2,С3 зависит напряжение срабатывания устройства, при указанных номиналах оно будет около 260 В.

Порог срабатывания тиристора можно регулировать подстроечным резистором R2. При достижении порога срабатывания тиристор VS1 откроется и сработает реле K1, которое отключит своими нормально замкнутыми контактами К1.1 нагрузку от сети.

Тиристор будет находится в открытом состоянии пока схема не будет обесточена. Это можно сделать с помощью автомата SQ1, который также служит для защиты от короткого замыкания и перегрузки.

Диод D5 предназначен для защиты тиристора от ЭДС самоиндукции катушки реле.

Проверить и настроить схему можно при помощи автотрансформатора или повышающего трансформатора.

На конденсаторе С4 должно быть напряжение около 20В (при указанных деталях).

Детали схемы

Резисторы можно брать любой марки на номинал близкий к указанному.

Конденсатор С1 — любой неполярный (можно составной) на напряжение не ниже 450 В.

Конденсаторы С2-С5 — любые электролитические, на напряжение не ниже указанного.

Диоды КД202 (можно брать с любым буквенным индексом) можно заменить на другие выпрямительные, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 40 В и  ток не менее 3А.

Диод Д226 можно заменить на Д7, Д202-Д205, Д302-Д304, КД202, Д246 и т.п.

Реле можно использовать любое с катушкой на постоянное напряжение 24В, но помните, что его контакты должны выдерживать вашу нагрузку. Контакты реле РП21 спокойно выдерживают нагрузку в 6А. Можно поставить два реле параллельно или через контакты реле запитать катушку магнитного пускателя нужной величины.

Тиристор можно заменить на КУ202 или подобный на ток не менее 2А.

 

Будет интересно почитать:

Рубрики: Устройства защиты
Метки: Устройства защиты, электричество, электроника

Варисторы для защиты бытовых электросетей 

В каждом доме есть дорогостоящая электронная техника. Любые приборы на полупроводниковых элементах имеют слабую изоляцию. Так что небольшое повышение напряжение может сжечь электронику. Часто изменение напряжения в бытовых сетях происходит импульсно, то есть напряжение резко повышается на доли секунды, а потом возвращается до нормального уровня.

Импульсы напряжения бывают грозовые и коммутационные.

Грозовые скачки напряжения появляются при ударах молний прямо в электроустановку или линию передачи, или же близко возле них. Грозовые разряды могут причинить вред бытовым сетям, даже если удар в электросеть произойдет на удалении до 20 км.

Коммутационные скачки напряжения создаются при коммутации электрооборудования с реактивными элементами. То есть при включении оборудования, которое построено с использованием большого количества конденсаторов, а также имеет мощные катушки индуктивности и трансформаторы.

Самые высокие коммутационные скачки напряжения создают электродвигатели и конденсаторные батареи.

Для обеспечения надежной защиты от импульсных напряжений должны быть обеспечены три ступени защиты в сетях до 1000 В. В каждой ступени защиты применяются разные по конструкции и по параметрам устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Первая ступень защиты должна быть установлена на понижающей подстанции или непосредственно у входа в здание. В качестве УЗИП применяются чаще всего разрядники иногда и мощные варисторы.

Режимы работы УЗИП первой ступени самые тяжелые – величины импульсных токов 25-100 кА, крутизна фронта волны 10/350 мкс, длительность фронта волны 350 мкс. Быстросъемные УЗИП с ножевыми контактами здесь практически не применяются. Потому что импульсные токи величиной 25-50 кА, при разряде молний, создают огромные электродинамические силы, которые легко вырывают съемные части устройства. Кроме того, при разрывании соединения, через воздушный зазор зажигается плазменная дуга, разрушающая ножевые контакты.

Наиболее предпочтительно на первом участке применять воздушные разрядники. Тем более что серийно варисторы для импульсных токов свыше 20 кА не выпускаются. Так как мощные варисторы делаються с большими выводами, которые выполняют роль радиаторов, рассеивая чрезмерное тепло.

Вторая ступень защиты необходима для удаления остаточных, меньших по амплитуде, импульсов после первой ступени. Каждый хозяин дома сам определяет, нужна эта ступень защиты или нет. Устанавливается защита на вводе электричества в дом, в отдельном электрощите.

В качестве УЗИП для второй ступени используются защитные элементы с ножевыми контактами. Внешне защитные элементы с ножевыми контактами представляют собой две отдельные части. Одна часть – гнездо с ножевыми контактами, которое закрепляется на DIN-рейку в электрощите. Другая часть – съемный модуль, который является непосредственно варистором. Защитный варистор должен выдерживать импульсные токи в границе 15-20 кА, с крутизной волны 8/20 мкс. Съемные модули могут быть оснащены индикатором срабатывания, по которому можно определить исправность устройства. Более дорогие модели имеют терморасцепители в своей конструкции, защищающие от перегрева варистор, при длительном протекании импульсных токов.

Третья ступень защиты устанавливается внутри всех электронных бытовых приборов. В качестве УЗИП для бытовых электроприборов применяются только небольшие варисторы, рассчитанные на крутизну волны 1,2/50 мкс, 8/20 мкс и на импульсные токи до 15 кА. Варисторы с монтажными выводами припаиваются внутри прибора на плату или закрепляется отдельно и подключаются отдельными проводами.

Схема включения.

Все варисторы подключаются параллельно нагрузке, правильнее их будет включать между фазовым проводом и проводом заземления.

В трехфазной сети, при подключении нагрузки «звездой», варисторы включаются между каждой фазой и проводом заземления. А при подключении нагрузки «треугольником», варисторы устанавливаются между фазами.

Варисторы, как нелинейные элементы, при повышенном напряжении резко уменьшают свое сопротивление практически до нуля, и поэтому не могут длительно выдерживать повышенные импульсные токи. Поэтому рекомендуется защитить УЗИП второй ступени защиты плавкими предохранителями, которые нужно подключить последовательно с устройством защиты в разрыв фазового провода.

Правильно выбирать варисторы по напряжению срабатывания. При этом напряжении элемент снижает свое сопротивление и гасит опасное импульсное напряжение. Информация о напряжении срабатывания и о крутизне волны импульса наноситься на поверхность варистора или указывается в техническом паспорте к нему.

В тандеме с данной статьей полезно ознакомиться с видео-дополнением:

УЗО – ошибки при подключении

Быстродействующая защита от перенапряжения — RadioRadar

   В настоящее время на радиорынках появились в продаже различные устройства защиты бытовой техники от повышенного и пониженного напряжения в сети 220 В.

   К сожалению, все они обладают существенными недостатками: малое быстродействие там, где коммутация нагрузки осуществляется с помощью реле, отсутствие задержки включения после срабатывания из-за скачка напряжения (что очень важно особенно для импульсных блоков питания современных телевизоров и холодильников старого типа), ограничение по мощности коммутируемой нагрузки.

Рис. 1 

  Предлагаемое устройство защиты (рис.1) лишено этих недостатков и работает следующим образом. При выходе напряжения сети за установленные пределы (нижний предел регулируют резистором R4, верхний — R6) срабатывает таймер DD2 и на его выходе 3 устанавливается низкий уровень, зеленый светодиод VD6 гаснет, сисмис-тор ТС 106 отключает нагрузку. Низкий уровень на выходе 7 таймера DD2 разрешает работу счетчика DD1 К176ИЕ5, который по сути выполняет роль второго таймера, формирующего время задержки на включение нагрузки. Это время зависит от номиналов R14 и С6 и, при указанных на схеме, составляет около 4 минут.

Рис. 2

   По прошествии 4 минут через дифцепочку С5 R15 и Т2 проходит очень короткий импульс сброса таймера DD2 и, если напряжение в сети нормализовалось, на выводе 3 таймера установится высокий уровень, засветится зеленый светодиод и симистор VD10 ТС106 подключит нагрузку. В противном случае пройдет еще 4 минуты и все повторится, и так будет происходить до тех пор, пока напряжение в сети не нормализуется.

   Красный светодиод VD7 индицирует работу таймера на DD1 и, если все нормально, должен мигать каждые 2-3 сек.

   К деталям особых требований нет, за исключением: R2 — мощность не менее 1 Вт, СЗ — с малым током утечки. Оптосимистор VD9 МОС 3022 можно заменить на МОС 3020-3062. Конденсатор С1 — не менее чем на 400 В.

   Через симистор ТС-106 можно коммутировать нагрузку на ток до 10 А с соответствующим радиатором, а если необходим больший ток, то нужно заменить его на более мощный (например ТС-132).

   Данная защита предназначена для круглосуточной работы и боится только КЗ на выходе.

   При первом включении через защиту нагрузка подключится через 4 минуты, далее — автоматический режим работы.

   Автор: Евгений Поярков, г. Первомайск

Схема защиты от перенапряжения

Цепи защиты, такие как защита от обратной полярности, защита от короткого замыкания и защита от повышенного / пониженного напряжения, используются для защиты любого электронного устройства или схемы от любых неожиданных сбоев. Обычно для защиты от перенапряжения используется предохранитель или MCB, здесь, в этой схеме, мы построим схему защиты от перенапряжения без использования предохранителя.

Защита от перенапряжения — это функция источника питания, которая отключает питание, когда входное напряжение превышает заданное значение.Для защиты от перенапряжения мы всегда используем защиту от перенапряжения или схему защиты ломом. Схема защиты ломом — это тип защиты от перенапряжения, который чаще всего используется в электронных схемах.

Существует множество различных способов защиты вашей цепи от перенапряжения. Самый простой способ — подключить предохранитель со стороны входа питания. Но проблема в том, что это разовая защита, потому что, когда напряжение превышает заданное значение, провод внутри предохранителя сгорает и разрывает цепь.Затем вам необходимо заменить поврежденный предохранитель на новый, чтобы снова выполнить соединения.

Здесь, в этой схеме, стабилитрон и биполярный транзистор используются для автоматической защиты от перенапряжения. Это можно сделать двумя способами:

1. Цепь стабилитрона напряжения: Этот метод регулирует входное напряжение и защищает схему от перенапряжения путем подачи стабилизированного напряжения, но не отключает выходную часть , когда напряжение превышает пределы безопасности .Мы всегда будем получать выходное напряжение, меньшее или равное номинальному значению стабилитрона.

2. Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона: Во втором методе защиты от перенапряжения, когда входное напряжение превышает заданный уровень, отключает выходную часть или нагрузку от схемы.

Цепь стабилизатора напряжения

Стабилитрон стабилизатора напряжения защищает схему от перенапряжения, а также регулирует входное напряжение питания.Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона приведена ниже:

Предустановленное значение напряжения . цепи — это критическое значение, при превышении которого либо отключается питание, либо напряжение выше этого значения недопустимо. Здесь предустановленное значение напряжения — это номинал стабилитрона. Мол, мы используем стабилитрон 5.1V, тогда напряжение на выходе не будет превышать 5.1V.

Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение база-эмиттер уменьшается, из-за этого транзистор Q1 проводит меньше.Поскольку Q1 проводит меньше, он снижает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.

Выходное напряжение определяется как:

  VO = VZ - VBE  

Где,

VO — выходное напряжение

VZ — напряжение пробоя стабилитрона

VBE — напряжение база-эмиттер

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Приведенная ниже принципиальная схема для защиты от перенапряжения построена с использованием стабилитрона и транзистора PNP. Эта схема отключает выход, когда напряжение превышает заданный уровень . Заданное значение — это номинальное значение стабилитрона, подключенного к цепи. Вы даже можете изменить стабилитрон в соответствии с вашим подходящим значением напряжения. Недостатком схемы является то, что вы не можете найти точное значение стабилитрона, поэтому выберите тот, который имеет наиболее близкое значение к заданному вами значению.

Необходимые материалы

• FMMT718 Транзистор PNP — 2 шт.
Стабилитрон
• 5.1V (1N4740A) — 1шт.
Резисторы
• (1 кОм, 2,2 кОм и 6,8 кОм) — 1 шт. (каждый)
• Макет
• Соединительные провода

Схема защиты от перенапряжения

Работа схемы защиты от перенапряжения

Когда напряжение ниже заданного уровня , на клемме базы Q2 высокий уровень, и, поскольку это транзистор PNP, он выключается.И, когда Q2 находится в выключенном состоянии, базовый вывод Q1 будет LOW, и это позволяет току течь через него.

Теперь, когда напряжение превышает заданное значение , стабилитрон начинает проводить ток, который соединяет базу Q2 с землей и включает Q2. Когда Q2 включается, базовая клемма Q1 становится ВЫСОКОЙ, а Q1 включается, что означает, что Q1 ведет себя как разомкнутый переключатель. Следовательно, Q1 не пропускает ток через него и защищает нагрузку от превышения напряжения.

Теперь нам также нужно учесть падение напряжения на транзисторах, оно должно быть небольшим для правильной схемы.Поэтому мы использовали FMMT718 PNP-транзистор , который показывает очень низкое значение насыщения VCE, из-за чего падение напряжения на транзисторах невелико.

Далее проверьте наши другие схемы защиты.

Схемы и механизмы защиты от пониженного и повышенного напряжения

Для удовлетворительной работы всех электрических и электронных устройств рекомендуется подавать напряжение в установленных пределах. Колебания напряжения в электросети, безусловно, отрицательно сказываются на подключенных нагрузках.Эти колебания могут быть связаны с перенапряжением или пониженным напряжением, которые вызваны несколькими причинами, такими как скачки напряжения, молния, перегрузка и т. Д. Перенапряжения — это напряжения, превышающие нормальные или номинальные значения, которые вызывают повреждение изоляции электрических приборов, приводящее к коротким замыканиям. Точно так же пониженное напряжение вызывает перегрузку оборудования, что приводит к мерцанию ламп и неэффективной работе оборудования. Таким образом, в данной статье приведены схемы схем защиты от пониженного и повышенного напряжения с различными структурами управления.

Повышенное или пониженное напряжение

Чтобы понять эту концепцию и лучше понять ее, необходимо пройти через три различных типа схем защиты от перенапряжения, в которых используются компараторы и таймеры.

1. Схема защиты от пониженного и повышенного напряжения с использованием компараторов

Эта схема защиты по напряжению разработана для создания механизма отключения при низком и высоком напряжении для защиты нагрузки от любого повреждения. Во многих домах и на производстве часто происходят колебания напряжения в сети переменного тока.Электронные устройства легко повредить из-за колебаний. Чтобы решить эту проблему, мы можем реализовать механизм отключения схемы защиты от пониженного / повышенного напряжения для защиты нагрузки от чрезмерного повреждения.

Блок-схема защиты от перенапряжения и пониженного напряжения

Работа цепи

2. Схема защиты от пониженного и повышенного напряжения с использованием таймеров

Это еще одна схема защиты от пониженного / повышенного напряжения для разработки механизма защиты от пониженного и повышенного напряжения для защиты нагрузки от повреждений.Эта простая электронная схема использует таймеры вместо компаратора, как в приведенном выше случае, в качестве механизма управления. Комбинация этих двух таймеров обеспечивает вывод ошибки для переключения релейного механизма, когда напряжение выходит за установленные пределы. Таким образом, он защищает приборы от неблагоприятного воздействия напряжения питания.

Защита от перенапряжения с использованием таймеров

Работа цепи:

Это две разные схемы защиты от перенапряжения и пониженного напряжения. Обе схемы работают одинаково, но разница между ними составляет используемые компоненты.Эти схемы просты, дешевы и легки в реализации, и поэтому теперь вы сможете выбирать между этими двумя, чтобы обеспечить лучший и надежный контроль с простотой реализации. Так что напишите свой выбор и любую другую техническую помощь по созданию схем электронных проектов в разделе комментариев ниже.

Фото:

• Повышенное или пониженное напряжение статическим напряжением
• Схема защиты от перенапряжения с использованием компараторов от blogspot
• Схема защиты от перенапряжения с использованием таймеров на электронных схемах

Простая схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона 90 Как сделать схему защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона?

Электрические схемы и компоненты, которые используются в наши дни, отдают предпочтение и время, чтобы сделать их максимально безопасными.Современные блоки питания в наши дни очень надежны, но всегда есть шанс выйти из строя. Источник питания может выйти из строя по-разному, но одна особенно тревожная возможность заключается в том, что элемент последовательного регулятора, то есть транзистор или полевой транзистор, может выйти из строя, что приведет к короткому замыканию. Это короткое замыкание элементов вызывает очень большое напряжение в цепи, на которую подается питание, что приводит к ужасным повреждениям всего оборудования. Повреждение компонента и схемы в целом можно свести к минимуму или полностью исключить, обеспечив схему защиты в виде защиты от перенапряжения .

Защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности и защита от повышенного / пониженного напряжения — это некоторые из схем защиты, которые используются для защиты любого электронного устройства или схемы от любых неожиданных сбоев. Как правило, для защиты от перенапряжения используется предохранитель или автоматический выключатель, однако в этом проекте наша цель — создать схему, которая будет работать лучше, чем предохранитель или автоматический выключатель, и преодолеть ограничения большинства основных устройств безопасности, упомянутых выше.

Защита от перенапряжения — это характеристика системы электропитания, которая каким-то образом работает с напряжением на стороне нагрузки, когда входное напряжение превышает заданное значение.В некоторых ситуациях, когда входное напряжение выше ожидаемого, мы всегда используем защиту от перенапряжения или схему защиты от лома. Схема защиты ломом — одна из наиболее часто используемых схем защиты от перенапряжения.

Блок питания может выйти из строя по разным причинам; Точно так же может быть много способов защитить цепь от перенапряжения. Самый простой способ — подключить предохранитель со стороны входа питания. Но недостатком использования предохранителя является то, что он является одноразовой защитой, потому что, когда напряжение превышает заданное значение, предохранительный провод сгорает, вызывая размыкание цепи.Тогда единственный способ заставить цепь снова начать работать — это заменить предохранитель на новый и переделать всю цепь, относящуюся к предохранителю.

Случаи отказа источника питания обычно наблюдаются, когда источник питания перестает работать и нет выхода. Однако бывают редкие случаи выхода из строя, когда происходит короткое замыкание и на выходе может появиться очень высокое напряжение. В качестве линейного регулятора мы можем взять пример очень простого стабилизатора на основе стабилитрона.Мы можем создать более сложную схему для достижения лучших результатов, в этих схемах используется та же идея прохождения тока через транзистор.

Основное отличие заключается в способе подачи напряжения регулятора на базу транзистора. Обычно напряжение на входе таково, что на последовательном регулирующем элементе падает несколько вольт. Следовательно, это позволяет последовательно проходному транзистору регулировать выходное напряжение соответствующим образом. Обычно такой транзистор попадает в состояние разомкнутой цепи, но при некоторых обстоятельствах в транзисторе может возникнуть короткое замыкание между коллектором и эмиттером.Если это произойдет, то на выходе появится полное нерегулируемое входное напряжение.

Если на выходе появится полное напряжение, это может привести к повреждению многих микросхем, которые находятся в цепи и на которые подается питание. В этом случае ремонт схемы может оказаться нецелесообразным. Принцип работы импульсных регуляторов сильно различается, но бывают ситуации, в которых полный выход может появиться на выходе блока питания.

Мы можем сделать схему защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона и биполярного транзистора двумя способами.

Цепь стабилизатора напряжения Зенера :

В этой схеме используется стабилитрон для обеспечения регулируемого выхода на стороне нагрузки, защищая цепь. Но соединения таковы, что поток мощности на сторону нагрузки не прерывается, даже когда напряжение превышает пределы безопасности. На выходе всегда будет напряжение, которое зависит от номинала стабилитрона.

Схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона:

Этот метод является более простым, в котором схема предназначена для отключения питания на стороне нагрузки, когда напряжение превышает заданные значения.

Необходимые материалы

• 1N4740A Стабилитрон
• FMMT718 Транзистор PNP
• Резисторы — 1 кОм, 2,2 кОм и 6 кОм
• 2N2222 Транзистор NPN

Связанный пост: Автоматический дверной звонок с обнаружением объектов от Ardu21io

902

Стабилитрон — это тип диода, который позволяет току течь через него в обоих направлениях, в отличие от обычного диода, который позволяет току течь только в одном направлении, а именно от анода к катоду.Этот поток тока в обратном направлении происходит только тогда, когда напряжение на клеммах превышает пороговое напряжение, называемое напряжением Зенера. Это напряжение стабилитрона является характеристикой устройства, которая управляет эффектом стабилитрона, который, в свою очередь, определяет работу диода.

Принципиальная схема стабилитрона, обычно используемого в схемах, приведена ниже.

Стабилитроны имеют высоколегированный p-n переход, что позволяет устройству нормально функционировать даже при подаче через него обратного напряжения.Однако многие стабилитроны вместо этого полагаются на лавинный пробой. Оба типа пробоя происходят в устройстве, с той лишь разницей, что эффект Зенера преобладает при более низких напряжениях, тогда как лавинный пробой происходит при более высоких напряжениях. Они используются для создания маломощных стабилизированных источников питания. Они также используются для защиты цепей от перенапряжения и электростатического разряда.

2N2222 NPN-транзистор

2N2222 — очень распространенный биполярный NPN-транзистор, который в основном используется для усиления или переключения малой мощности общего назначения.2Н222 предназначен для умеренной работы на высоких оборотах. Это очень распространенный транзистор, который используется как образец транзистора NPN.

Принципиальная схема транзистора приведена ниже.

Распиновка транзистора 2N2222 NPN приведена ниже.

низкая стоимость это наиболее часто используемый транзистор.Одна из его ключевых особенностей — способность выдерживать большие токи по сравнению с другими аналогичными небольшими транзисторами. Он состоит из кремния или германия и легирован положительно или отрицательно заряженным материалом. При выполнении приложений усиления он получает аналоговый сигнал через коллекторы, а другой сигнал подается на его базу. Аналоговым сигналом может быть голосовой сигнал с аналоговой частотой почти 4 кГц (человеческий голос).

FMMT718 PNP-транзистор

FMMT718 является PNP-транзистором, поэтому коллектор и эмиттер будут закрыты (смещены в прямом направлении), когда базовый вывод удерживается на земле, и будут разомкнуты (с обратным смещением), когда сигнал подается на базовый вывод .Этим транзистор PNP отличается от транзистора NPN; логический вентиль используется для переключения между напряжениями сигналов заземления.

Принципиальная схема транзистора PNP приведена ниже.

Распиновка FMMT718 представлена ​​в табличной форме ниже.

2N2222
1	Излучатель
2	Base
3	Коллектор, подключенный к корпусу 9

сток выход через эмиттер

FMMT718
1	Коллектор	Ток протекает через коллектор
2	База	Управляет смещением транзистора

Цепь стабилитрона

Это одна из двух конфигураций схем защиты от перенапряжения, использующих стабилитрон.Эта схема не только защищает цепь на стороне нагрузки, но также регулирует входное напряжение питания для поддержания постоянного напряжения. Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием схемы стабилитрона приведена ниже.

Пороговое напряжение, выше которого схема отключает питание со стороны нагрузки, называется предварительно установленным значением напряжения схемы. Конструкция схемы такова, что предварительно установленное значение схемы является номиналом стабилитрона. Таким образом, пороговое значение, выше которого цепь не проводит, составляет примерно 5.1В.

Проводимость транзистора Q1 зависит от напряжения база-эмиттер транзистора. Когда выходное напряжение схемы начинает расти, это увеличивает Vbe транзистора, и он проводит меньше. Это, в свою очередь, снижает выходное напряжение, сохраняя выходное напряжение почти постоянным.

Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Принципиальная схема цепи защиты от перенапряжения приведена ниже.

Сначала рассмотрим работу схемы при исправной работе блока питания.В правильном рабочем состоянии на клемме базы транзистора Q2 находится высокий уровень, что приводит к выключению этого транзистора. Когда Q2 выключен, на клемме базы транзистора Q1 низкий уровень, и он начинает проводить. Таким образом, нагрузка подключается к источнику питания, когда напряжение питания ниже установленного порогового напряжения.

Теперь, когда напряжение питания выше порогового значения, происходит пробой стабилитрона и стабилитрон D2 начинает проводить.