Как защитить технику от скачков напряжения

Даже в обычных условиях следует позаботиться о том, чтобы электротехника получала стабильное напряжение. Но сейчас, когда отключения сети происходят регулярно, это становится еще более важным. В предыдущем материале “В энергетике нет магии” уже было подробно рассмотрено, каким образом можно обеспечить энергонезависимость квартиры или дома при отключениях – теперь же следует дополнить историю описанием того, что можно сделать от скачков напряжения, представляющих серьезную угрозу для бытовой техники.

Стандартное напряжение в Украине устанавливается по ДСТУ EN 50160:2014 «Характеристики напряжения электроснабжения в электрических сетях общего назначения». В нем сказано следующее:

Стандартное номинальное напряжение Uн для сетей низкого напряжения общего назначения имеет значение 220 В между фазным и нулевым проводом или между фазными проводами:

• для трехфазных четырехпроводных сетей: Uн = 220 В между фазовым и нулевым проводом;
• для трехфазных трехпроводных сетей: Uн = 220 В между фазными проводами.

Изменение напряжения не должно превышать ±10% от величины номинального напряжения.

Соответственно, нормой является диапазон 198-242 В и обычно так оно и бывает. Прыжки напряжения за пределы нормального диапазона возникают по разным причинам. При нормальной эксплуатации и в местах, где электросеть сама по себе надежна (а не такая, как иногда бывает в сельской местности), серьезные скачки — это эксцесс. Например, из-за короткого замыкания, повреждения изоляции или удара молнии… Иными словами, уже какая-то аварийная ситуация.

Добросовестный домохозяин постарается защитить свое имущество и от таких случаев, но это как страхование жизни – процедура, которой беспокоятся не все. Вот только сейчас, когда есть отключение, ситуация другая и беспокоиться нужно уже всем. Ибо само по себе каждое отключение и включение сети несет риск скачка напряжения, равно как и внезапные изменения нагрузки (когда потребители включают много техники одновременно), так же как и перегрузка сети… Конечно, высокое напряжение в сети составляет большую проблему, чем низкое, поэтому защита от перенапряжения занимает больше, чем защита от недостаточного напряжения — впрочем, есть исключение.

Вся существующая система защиты от скачков напряжения глубоко эшелонирована, начиная с национального уровня и заканчивая автоматическим выключателем (“автоматом”) возле каждого современного счетчика у каждого потребителя. На это есть и государственные стандарты, и инструкции НКРЭКУ (Национальной комиссии, осуществляющей государственное регулирование в сферах энергетики и коммунальных услуг). Но этого недостаточно. Есть несколько средств, которые помогут спасти технику от скачков напряжения и, как и выше, желательно их комбинировать, чтобы достичь наилучшего результата.

Реле напряжения для монтажа в DIN-рейке

Реле напряжения служит основным устройством защиты дома. При отклонении напряжений от нормы реле автоматически отключает оборудование от сети. Его устанавливают на входной кабель перед всеми приборами, снабжая первую линию защиты. Реле защиты от скачков напряжения имеют несколько преимуществ над обычными автоматическими выключателями.

Они специально предназначены для защиты от перенапряжения, а не только от перегрузки по току. Реле имеют более точные и настраиваемые параметры износа, что позволяет обеспечить оптимальную защиту. Они защищают от различных типов аварий в сети, не ограничиваясь только токовой защитой. Современные реле оснащены функциями диагностики состояния сети, что помогает вовремя выявлять проблемы. Кроме того, реле защиты имеют более надежную конструкцию, рассчитанную на длительную работу в сложных условиях.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Так же на входе питания устанавливается устройство защиты от импульсных перенапряжений (ПЗИП, он же “разрядник”, он же “молниезащита”). ПЗИП защищают от мощных и быстрых скачков напряжения, например, при ударе молнии. Они способны справляться с серьезными мощностями, достаточными для питания всего дома.

Реле напряжения с подключением в розетку

Реле напряжения в виде включаемого в розетку устройства помогает защитить нежнейшего потребителя в хозяйстве – это холодильник! Проблема с ним не столько в самих скачках напряжения, сколько в том, что он выходит из строя, если часто включать и выключать двигатель (то же касается кондиционеров, где конструкция такая же, а также стиральных машин – у них электродвигатель делает другое дело, но так же уязвим к работе рывками). Для надежной работы этих трех устройств нужно реле, которое будет делать следующее:

• выключаться ниже 170 и выше 250 В;
• включаться не раньше, чем через 5 минут после восстановления напряжения в указанных пределах (т.е. если за эти 5 минут напряжение снова выйдет за диапазон, то таймер начинает свой отсчет с начала).

Типичный сетевой фильтр

Кстати, эти мощные приборы желательно включать именно в розетку, а не в удлинитель. А вот для компьютерной или аудиовидеотехники лучшей простой защитой станет сетевой фильтр, который часто путают с удлинителем. Разница проста: удлинитель буквально является просто разветвителем розетки с дополнительной проволокой, в то время как в сетевой фильтр встроена система защиты в виде металлооксидного варистора (MOV). Этот компонент имеет трехслойную структуру: посередине расположен металлооксидный материал, а по обе стороны он соединен с линией питания и заземления через полупроводники.

MOV работает по простому, но эффективному принципу. При нормальных условиях он оказывает высокое сопротивление и не влияет на протекание тока. Однако когда напряжение резко возрастает, сопротивление MOV значительно снижается. В этом состоянии он быстро отводит избыточный ток на заземление, предохраняя подключенные устройства от потенциальных повреждений. Таким образом, MOV действует как автоматический переключатель, который активируется только при опасных уровнях напряжения и защищает всех потребителей, подключившихся к розеткам сетевого фильтра. При покупке важно не путать сетевой фильтр с удлинителем — иногда удлинители тоже имеют кнопку отключения и светодиодный индикатор работы, но при этом защиты не дают!

Импульсный стабилизатор в переносном исполнении (мощностью 500 Вт)

Чтобы избежать самой проблемы со скачком — для конкретного потребителя или для всего здания, можно использовать инверторные стабилизаторы напряжения, обеспечивающие стабильную подачу тока, корректируя напряжение в реальном времени. Они надежно защищают технику от перепадов напряжения, постоянно адаптируясь к изменениям электросети.

Соответственно, сам стабилизатор все еще нуждается в описанной выше защите “на входе”, но устройства на выходе просто получают напряжение, максимально приближенное к стандартным 220 В. Таким образом можно решить, например, проблему с зарядкой станций Bluetti, которые известны своей требовательностью к напряжению. Конечно, чем мощнее стабилизатор, тем он больше по размеру и дороже.

Импульсный стабилизатор в стационарном исполнении

Следует напомнить, что большое количество техники может работать в диапазоне от 100 до 240 В потому, что внутри все равно питание происходит от низкого напряжения (обычно от 5 до 20 В) и постоянного тока. Так что блок питания смартфона или ноутбука спокойно может потреблять даже 100 В из сети и все еще выдавать нужные параметры на выход, работая таким образом и как трансформатор, и как стабилизатор.

Это также позволяет использовать одни и те же зарядные устройства по всему миру вне зависимости от местного стандарта напряжения. Соответственно, им все еще нужна защита от перенапряжения, но почти не критическое понижение напряжения ниже европейского 220-вольтового стандарта. А вот более мощная бытовая техника американского стандарта (110 В), если импортирована в Украину, требует в наших условиях внешний трансформатор, который будет превращать 220 В из сети в нужные 110 В. И такой трансформатор тоже желательно защищать от скачков напряжения, потому что он выдает банальные 50% входного напряжения, не стабилизируя его.

ИБП имеют много форм

Наконец, источники бесперебойного питания (ИБП) также подходят не только для собственного питания при кратковременных отключениях электроэнергии, но и для стабилизации напряжения. Однако они самые уязвимы к сверхвысоким скачкам напряжения, поэтому важно предусмотреть дополнительную защиту в электрощитке. Выбор ИБП выходит за пределы этой статьи, но саму их функциональность стоило отметить.

***

Помните, что правильный выбор и установка защитных устройств требует учета особенностей электросети и оборудования. В сложных случаях рекомендуется обратиться к специалисту-электрику для получения профессиональной консультации и помощи в выборе оптимального решения. Качественная защита от скачков напряжения – это инвестиция в долговечность и безопасность вашей бытовой техники и электронных устройств даже в мирные времена, а сейчас практически обязательным требованием, если не хочется потерять ценную технику.