Устройства защиты электрической сети

К сожалению, в домашней электрической сети вполне возможна пожароопасная ситуация из-за перегрузки или короткого замыкания, в результате чего могут возникать значительные токи, приводящие к стремительному нагреванию проводов. Могут также происходить утечки тока на корпус оборудования и в строительные конструкции из-за разрушения изоляции проводов или ошибок при монтаже.

В наше время уже обычным явлением считаются колебания сетевого напряжения. Они могут возникать из-за включения мощных нагрузок, междуфазного замыкания или обрыва нулевого провода в сети. Иногда значения напряжения могут быть ниже допустимого уровня, а иногда они достигают значений свыше 400 В. Более опасными являются отклонения напряжения в большую сторону. Именно это приводит к поломке дорогостоящей бытовой техники и созданию аварийных ситуаций. Следует учитывать также и возникновение в воздушной линии электропередач импульсов высокого напряжения, возникающих из-за грозовых разрядов. Их величина может достигать нескольких тысяч вольт, а длительность — в несколько микросекунд.

Для защиты внутренней домашней сети и электрического оборудования от так называемого плохого электричества применяются защитные устройства, которые можно разделить на три группы.

К первой группе относятся плавкие предохранители и автоматические пробки, автоматические выключатели. Эти приборы защищают сеть от повышенных токов перегрузки и короткого замыкания.

Устройства, которые относят ко второй группе, разрывают электрическую цепь сразу же при возникновении токов утечки. Это — устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы.

Третью группу составляют приборы, защищающие сеть от перепадов напряжения, а также от импульсных скачков перенапряжения. Такими надежными устройствами являются реле напряжения (РН) и устройства защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов (УЗИП).

За редким исключением все защитные приборы монтируются в распределительных щитах прямо на вводе в дом и позволяют надежно защитить домашние электрические сети и приборы от аварий, а человека от поражения электрическим током.

Наиболее распространенные аварийные ситуации:

  • утечки тока на отдельных участках цепи или внутри оборудования, вызванные повреждением изоляции;
  • короткое замыкание и перегрузка сети сверх нормы, допустимой для данной проводки, по причине подключения мощных приборов;
  • кратковременные импульсные напряжения большой величины, возникающие, как правило, из-за грозовых разрядов;
  • значительные колебания сетевого напряжения из-за аварий во внешней сети.

Плавкие предохранители

Простейшим устройством защиты от короткого замыкания или перегрузки является плавкий предохранитель, который устанавливается в несгораемый корпус, называемый электрической пробкой. Он работает следующим образом: при увеличении значения электрического тока в цепи выше номинального тонкая проволока предохранителя расплавляется и разрывает электрическую цепь, защищая проводку от перегрева и возгорания. После этого плавкий элемент пробки требует замены. Следует знать, что плавкие предохранители не всегда могут защитить человека от поражения электрическим током, так как они имеют относительно длинное время срабатывания на короткое замыкание. В бытовой сети коттеджа или квартиры применяются плавкие предохранители, рассчитанные на силу тока от 10 до 32 А.

Пробки автоматические

Пробка автоматическая (ПАР), предназначенная для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий, по способу установки идентична обычной пробке и взаимозаменяема с нею. Но пробка-автомат является многоразовым устройством и не требует замены. Она оснащена тепловым расцепителем с биметаллической пластинкой. При нагреве под действием проходящего через пластину большого тока пластина выгибается и приводит в действие механизм расцепления. Факт отключения легко обнаруживается по положению белой кнопки.

Основным недостатком автоматической пробки является достаточно продолжительное время срабатывания при небольших перегрузках, что вообще характерно для тепловых расщепителей. В бытовых сетях используются пробки, рассчитанные на номинальный ток от 16 до 32 А.

Выключатели автоматические

Для разрыва цепи, если сила тока в ней вдруг превысила допустимую величину, предназначены автоматические выключатели. Таким образом они защищают электропроводку от перегрева при коротких замыканиях и перегрузках.

Современные автоматические выключатели оснащены как тепловым, так и электромагнитным расцепителями, что позволяет гарантированно защитить электрическую цепь при любой аварийной ситуации. В случае медленного возрастания тока до трех номиналов срабатывает тепловая защита.

В силу своей некоторой инерционности тепловая защита не реагирует на кратковременные скачки тока, что позволяет избежать ложных срабатываний при возникновении пусковых токов. А электромагнитный расцепитель обладает мгновенным действием, он защищает сеть от больших токов короткого замыкания. Электромагнитный расщепитель представляет собой катушку с подвижным сердечником. Быстро растущий ток создает сильное магнитное поле, втягивающее сердечник, что и обеспечивает разрыв цепи. При этом электрическая дуга, которая возникает между контактами при расцеплении, гасится в специальной камере.

Каждый автоматический выключатель имеет свои технические характеристики. Это — величина номинального тока, класс автомата, его отключающая способность и токоограничение. Этими характеристиками следует пользоваться при подборе автомата для конкретного участка электрической
сети с учетом его параметров и назначения.

Автоматические выключатели бывают однополюсные, двухполюсные, трехлолюсные и четырехполюсные. Когда возникает аварийная ситуация, все их полюса отключаются одновременно.

Однополюсные автоматы 1P устанавливаются на разрыв фазного провода. В домашней сети они используются для защиты отдельного участка цепи с однофазными потребителями.

Двухполюсные автоматы 2Р — по сути, два однополюсных автомата в одном корпусе. Они соединены между собой общим рычагом снаружи и внутренним блокирующим устройством внутри. На обоих полюсах имеются тепловые и электромагнитные расцепители. Для обеспечения синхронного отключения фазы и нуля служат общий рычаг и внутреннее блокирующее устройство. Их устанавливают на вводе однофазной сети или для защиты проводки отдельной группы с мошной нагрузкой — сварочные аппараты, электрические плиты.

Двухполюсные автоматы 1P+N применяют для защиты групп освещения и групп розеток. В этом автомате нулевой полюс не имеет собственных расцепителей, он работает синхронно с фазным, как обычный выключатель, разрывающий цепь нуля. Такой автомат обычно обозначается символом N на корпусе. Подобные устройства используют в основном при подключении на полюс N приборов сигнализации и автоматики, указывающих на состояние фазного полюса: вкл. I или откл. 0.

Трехполюсные автоматы имеют тепловые и электромагнитные расцепители на всех полюсах. Практически — это три однополюсных автомата в одном корпусе, которые одновременно разрывают все три фазы при аварийной ситуации, возникающей даже на одной фазе. Их применяют в сети трехфазного тока для зашиты проводки, ведущей к трехфазным потребителям.

Четырехполюсные автоматические выключатели устроены так, что способны одновременно размыкать и три фазы, и нулевой провод. Их устанавливают на вводе трехфазной сети.

Устройства защитного отключения

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для отключения цепи в случае появления токов утечки, дифференциальных токов. Таким образом, при достижении дафферетшалъкым током определенного значения УЗО срабатывает и размыкает цепь. Уго означает, что УЗО предназначено для зашиты людей от поражения электрическим током, оно же предотвращает возгорание, вызванное замыканием на землю или на корпус электроустановки. Эти функции не выполняются обычными автоматическими выключателями, реагирующими лишь на перегрузку или короткое замыкание.

Устройства защитного отключения в зависимости от характера нагрузки в защищаемой сети подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G. В бытовых сетях чаще всего используются УЗО типов АС и А. УЗО могут быть однофазными и трехфазными. В однофазных устройствах сравниваются токи фазы и нуля, а в трехфазных УЗО — уже суммы токов фаз с током в нулевом проводе.

По конструкции УЗО могут быть как электронными, так и электромеханическими.

Дифференциальные автоматические выключатели

Можно сказать, что дифференциальный автоматический выключатель — это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе. Подбор этого устройства достаточно прост, так как в этом случае все параметры уже учтены изготовителем. Подбирается оно по номинальному току и суммарному току утечки. Номинальный ток дифференциальных автоматов выбирается из ряда 6, 8,10,13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А. Ток утечки принимается, исходя из особенностей защищаемого участка цепи. На рисунке показан дифференциальный автомат класса С с номинальным током в 25 А и током утечки 30 мА.

Дифференциальные автоматы устанавливают, как правило, для защиты отдельной цепи с мощным потребителем, например электроплитой.

Устройства защиты от перенапряжений

Устройства зашиты от импульсных перенапряжений (УЗИЛ) предназначены для предотвращения повреждений бытовой техники в случае мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или же грозовыми разрядами. Устройства такого типа могут называться еще и ограничителями перенапряжений (ОП). Как правило, они изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе ОП из строя. Обычно ограничители перенапряжений на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку и монтируются в распределительном щите после УЗО, причем с обязательным заземлением. Только при правильном подключении обеспечивается срабатывание УЗО при возникновении тока утечки. Сгоревший варистор можно заменить, просто вытащив модуль из корпуса ОП и установив новый.

Для дополнительной защиты каждого прибора его можно включить в сеть через удлинитель, имеющий сетевой фильтр. В его конструкцию включены варисторы, которые подавляют импульсные скачки напряжения.

Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, в которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении прилагаемого напряжения. Эти устройства являются наиболее эффективным и дешевым средством зашиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию, при нормальной эксплуатации он находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме варистор представляет собой изолятор, поэтому и не пропускает ток. При возникновении же импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается и через него кратковременно может протекать ток силы, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения варистор вновь превращается в изолятор.

Контактор — это коммутационный аппарат, который управляется выключателем, реле, таймером или каким-либо другим датчиком. Сам он не обладает защитными функциями, но эффективно работает в паре с реле напряжения или другим датчиком, обеспечивая своевременное отключение сети. Он позволяет включить/выключить нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшой ток, самостоятельно справиться не могут.

Контакторы бывают как однофазными, так и трехфазными.

Основными параметрами, по которым выбирают эти приборы, являются:

  • номинальный рабочий ток;
  • номинальное рабочее напряжение сети;
  • напряжение катушки управления;
  • количество/вид дополнительных контактов.

Сегодня контакторы являются незаменимым элементом такой многофункциональной системы, как «Умный дом».

Стабилизаторы

Для защиты электрической цепи от колебаний напряжения часто используют стабилизаторы напряжения. Перед тем как сделать выбор стабилизатора напряжения, необходимо определить недостатки питающей электросети и диапазон колебаний напряжения. Основными же параметрами, на которые необходимо обратить внимание при выборе стабилизатора напряжения, являются количество фаз, выходная мощность, диапазон входных напряжений, быстродействие. Здесь же нужно учесть и условия эксплуатации.

Выходная мощность стабилизатора определяется по суммарной мощности защищаемых приборов. Важнейшей характеристикой стабилизатора, гарантирующей надежность устройства, является его способность выдерживать максимальные перегрузки в сети в течение определенного промежутка времени.

Стабилизаторы напряжения небольшой мощности предназначены для защиты отдельных электроприборов, наиболее чувствительных к скачкам напряжения. Они подключаются к сети при помощи вилки и на выходе имеют одну или даже нескольких розеток. Дополнительная функция стабилизатора напряжения — возможность получения выходного напряжения, отличного от 220 В.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *