Устройство защиты от импульсных перенапряжений (узип): назначение, принцип работы выбор по классу и установка по схеме

Устройства для решения проблемы

В современном мире существует множество различных устройств для защиты от перенапряжения в сети, которые несложно подключить своими руками. Изделия могут эффективно справляться не только с перепадами напряжения, но и со сверхтоками, которые также губительно влияют на домашнюю проводку.

Среди наиболее полезных для применения в доме и квартире выделяют:

Стабилизатор. Является своего рода предохранителем, который контролирует напряжение в сети и в случае его предельно допустимого отклонения, отключает электричество в доме. К примеру, на своем опыте могут сказать, что стабилизатор не раз спасал нашу бытовую технику от перепадов, вызванных сварочными работами, проходящими вблизи. Устройства имеют диапазон от 150 В и до 240 В (как пример). Как только значение выйдет из данного диапазона, аппарат выключится. В то же время, когда все стабилизируется, устройство защиты снова включится. О том, как подключить стабилизатор напряжения. мы рассказывали в соответствующей статье!
Реле. Вы наверняка не раз сталкивались с данными устройствами, которые являются миниатюрной версией стабилизатора. Чаще всего реле напряжения используется для защиты от перенапряжения одного определенного агрегата, к примеру, компьютера. Работает по такой же схеме, как и предыдущий вариант. Может быть представлен в виде электрической вилки (к примеру, ЗУБР), удлинителя и отдельного аппарата (всем известный Барьер), которое крепится на DIN-рейку щита. О том, как выбрать реле напряжения мы рассказывали в отдельной статье.
Устройство защитного отключения. Широко применяется для защиты сети в домашних условиях, что вызвано высоким качеством работы и небольшой стоимостью. УЗО должно работать в паре со специальным датчиком ДПН, который будет подавать сигнал на отключение, если обнаружит перенапряжение в сети. Вместо этого можно использовать альтернативный вариант для защиты дома — устройство защиты многофункциональное. О том, как работает УЗМ-51М и как его подключить, мы рассказали в отдельной статье.
Источник бесперебойного питания. Опять-таки, на своем опыте подтвержу его эффективность. Более десяти раз ИБП спасал мой компьютер от резкого выключения при срабатывании стабилизатора. «Бесперебойник» имеет небольшую стоимость, поэтому купить такой вариант защиты от перенапряжения при наличии ПК крайне необходимо.
УЗИП. От импульсных напряжений (возникают во время грозы и могут вывести технику из строя) можно защититься, установив в доме УЗИП. Данный аппарат является достаточно популярным на сегодняшний день и широко применяется как в быту, так и на производстве. Более подробно о том, что такое УЗИП и как он работает, мы рассказали в отдельной статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться. Следует отметить, что УЗИП могут также называть модульными ограничителями перенапряжения (ОПН).

Купив все эти устройства для защиты от перенапряжения в сети 220 и 380 Вольт можно не беспокоиться о том, что пострадает бытовая техника, электропроводка и главное – Ваша жизнь в опасной ситуации.

Видео пример срабатывания ДПН и УЗО

Защита электроприборов от перенапряжений

Современные электроприборы, хотя и рассчитаны на скачки напряжений (от 100 В до 240 В), все же не лучшим образом их переносят, особенно это касается скачков превышающих максимальные предельные значения напряжения. От максимальных напряжений электроприборы выходят из строя уже навсегда… Взыскать материальную компенсацию с энергоснабжающих организаций вряд ли получится, тратить деньги на новые электроприборы каждый раз после выхода из строя старых, не целесообразно.

Есть возможность защитить свои электроприборы, потратив относительно не большую часть денежных средств. Существует два способа обезопасить себя от перенапряжений, с помощью применения устройств отключающих электроприборы от перепадов напряжений и устройств, стабилизирующих напряжение, подходящее к электроприборам.

Реле — самый доступный способ защиты от высокого напряжения

К устройствам отключающим относят реле-прерыватели. Принцип работы данных устройств не сложен – при увеличении или снижении напряжения в электросети срабатывает реле и отключает электроприборы, подключенные через него. После отключения электроприборов, электроника устройства каждые несколько секунд проверяет электросеть на нормальные значения напряжения и, если оно в допустимых пределах, устройство автоматически возобновляет подачу электроэнергии, либо, если устройство проще, то после каждого отключения срабатывает таймер и через несколько секунд возобновляет подачу электроэнергии, при условии нормальных значений напряжения. Данный Принцип работы является и основным недостатком этого устройства. Как правило, скачки напряжения в электросети могут происходить достаточно длительное время, в результате, потребитель либо долгое время остается без электроэнергии, либо работает с частыми перерывами, что так же не лучшим образом отражается на работоспособности электрооборудования. Такие устройства защиты от скачков напряжения можно назвать грубым решением проблемы – хотя они и спасают, к примеру, тот же электрокотел отопления или дорогую плазму от выхода их из строя навсегда, но значительно сокращается срок их эксплуатации, так как они не рассчитаны на повторно-кратковременный режим работы. К плюсам данных устройств относится их стоимость и возможность защитить как всю квартиру, дом, путем установки данного устройства в электрощите, так и отдельные электроприборы, подключенные через них в обычную розетку.

Стабилизаторы позволят оборудованию работать даже при высоком напряжении

К устройствам стабилизирующим относятся стабилизаторы напряжения. Принцип работы таких устройств заключается в выравнивании выходного значения напряжения до нормального значения, пригодного для работы бытовых электроприборов. К плюсам таких устройств нужно отнести их способность не отключать электроприборы, а поддерживать необходимое значение напряжения. Единственный минус таких устройств это их цена, но потратив деньги один раз на приобретение и установку, можно забыть о поломке электроприборов от скачков напряжений.

Как выбрать УЗИП?

Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.

Система заземления бывает трех типов:

TN-S с одной фазой;
TN-S с тремя фазами;
TN-C или TN-C-S с тремя фазами.

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25

Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

Значимость защищаемого оборудования;
Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ

Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 — 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке

Защитные устройства

Можно выделить несколько разновидностей устройств защиты. Отличаются они выполнением разных функций и разной стоимостью.

Сетевой фильтр является самым простым и недорогим средством защиты бытовой техники с небольшой мощностью. Он превосходно справляется с бросками, достигающими 450 В.

Основным элементом защиты сетевика является варистор – полупроводник, способный менять сопротивление в зависимости от возникающего напряжения. Именно этот элемент фильтра возьмет на себя удар при серьезном скачке.

Кроме того, фильтр способен защитить технику от помех высокой частоты. Помимо указанных защитных узлов фильтр оснащен плавким предохранителем, который сработает при коротком замыкании.

В качестве защиты электросети на разных ее уровнях – от перехода с воздушной линии на кабельную до конкретных приборов внутри дома – используют модульные ограничители перенапряжения. Являясь по сути разрядником для защиты от перенапряжений, ограничитель в качестве главного рабочего органа имеет все тот же варистор.

Стабилизатор способен выровнять скачущее напряжение в соответствии с номинальным. Если установить рамки, к примеру, в диапазоне от 200 до 250 В, то качественное устройство будет выдавать необходимые 220 В до тех пор, пока напряжение не выйдет за пределы указанного диапазона. Прибор отключит подачу питания до тех пор, пока напряжение не вернется в заданные границы.

Для сельской местности монтаж стабилизатора иногда является единственным средством повышения напряжения до необходимых значений. Стабилизаторы бывают двух видов:

линейные – к ним можно подключить несколько бытовых приборов;
магистральные – монтируются на входе электрической сети в дом или квартиру.

Источники бесперебойного питания продолжают подачу напряжения к подключенным приборам даже после срабатывания защитной системы или отключения электроэнергии. Время работы будет зависеть от аккумулятора и мощности потребителей.

Зачастую к ним подключают компьютеры с целью избежать потери данных во время внезапного сбоя. Среди современных устройств зарекомендовали себя модели, способные через USB-порт контролировать редактор текстов (например, сохранить файл) в случае возникновения внештатной ситуации.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений в отличие от вышеперечисленных средств превосходно справляются с высоким напряжением. На основе таких устройств можно организовать защиту всех внутренних линий электропередачи частного дома.

Импульсы, которые могут возникнуть из-за грозы, превосходят способности этого устройства. Поэтому сфера применения реле защиты от перенапряжения – электрическая сеть внутри дома.

Для защиты частного дома от скачков напряжения устанавливаются специальные устройства, выбор которых велик. Будет лучше, если работу выполнят профессионалы, поскольку в домашних условиях вряд ли позволят настроить разработанную схему подключения защиты от перенапряжения и тем более провести ее тест в режиме критической ситуации.

Следует также помнить, что все операции с щитком, проводкой и приборами нужно проводить строго при выключенном электропитании.

Типы устройств

Все устройства, обеспечивающие защиту от импульсных перенапряжений, подразделяются на два типа, которые отличаются по конструкции и принципу действия. Рассмотрим, как работает УЗИП разных видов.

Вентильные и искровые разрядники. Принцип действия разрядников основан на использовании эффекта искровых промежутков. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы линии электропередач с заземляющим контуром. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае воздействия грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей замыкается, импульс высокого напряжения уходит напрямую в землю. Конструкция вентильного разрядника в цепи с искровым промежутком предусматривает резистор, на котором происходит гашение высоковольтного импульса. Разрядники в большинстве случаев находят применение в сетях высокого напряжения.

Ограничители перенапряжения (ОПН). Данные устройства пришли на смену устаревшим и громоздким разрядникам. Для того чтобы понять, как работает ограничитель, надо вспомнить свойства нелинейных резисторов, принцип работы ОПН построен на использовании их вольтамперных характеристик. В качестве нелинейных резисторов в УЗИП используется варистор. Для людей не искушенных в тонкостях электротехники, немного информации, из чего состоит и как он работает. В качестве основного материала для изготовления варисторов служит оксид цинка. В смеси с окислами других металлов создается сборка, состоящая из p-n переходов, обладающая вольтамперными характеристиками. Когда величина напряжения в сети соответствует номинальным параметрам, ток в цепи варистора близок к нулю. В момент возникновения перенапряжения на p-n переходах происходит резкое возрастание тока, что приводит к снижению напряжения до номинальной величины. После нормализации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим и влияние на работу устройства не оказывает.

Компактные размеры ОПН и обширный диапазон разновидностей данных приборов позволили значительно расширить область применения этих устройств, появилась возможность использования УЗИП, как средства защиты от перенапряжений для частного дома или квартиры. Однако ограничители импульсных напряжений, собранные на варисторах, несмотря на все свои преимущества по сравнению с разрядниками, имеют один существенный недостаток – ограничение ресурса работы. Вследствие встроенной в них тепловой защиты, прибор после срабатывания остается некоторое время неработоспособным, по этой причине на корпусе УЗИП предусмотрено быстросъемное устройство, позволяющее произвести быструю замену модуля.