Реле контроля напряжения: как выбрать и подключить

Схема защиты с использованием TVS-диодов

Схема защиты аналоговых входных каскадов на основе TVS-диодов (Transient-voltage­suppression diode), специально разработанных для подавления переходных напряжений, считается еще одним эффективным и часто используемым решением. Схема простейшего варианта такого решения представлена на рис. 6, а его преимущества и недостатки сведены в таблице 3.

Таблица 3. Преимущества и недостатки защиты аналогового входного каскада путем использования TVS-­диодов

Преимущества	Недостатки
Не очень дорогой (затраты 20–30 центов)	R1 генерирует тепловые шумы
Малая занимаемая площадь на печатной плате	D1 имеет ток утечки
Высокая устойчивость	D1 имеет собственную емкость 5–300 пФ

Соображения по выбору:

• Аналогично защите на основе RC­-цепи резистор R1 должен выдерживать импульсы напряжения, может потребоваться учитывать генерируемые им шумы.
• Диод D1 должен быть специфицирован для стандартов, соблюдение которых должно стать обязательным. В одних случаях от него может требоваться только зашита от электростатического контактного разряда, а в других случаях — защита от электрических быстрых переходных процессов (пачек) и устойчивость к выбросам напряжения.
• Диод D1 должен быть двунаправленным, чтобы блокировать как положительные, так и отрицательные импульсы перенапряжения.
• Ограничивающее рабочее напряжение диода D1 должно быть выбрано как можно более высоким, но следует проверить его достаточность, выполнив необходимые испытания. Слишком низкое рабочее напряжение диода способно привести к появлению тока утечки при нормальных уровнях напряжения системы. Слишком высокое рабочее напряжение может не позволить ему среагировать на импульс перенапряжения, и система будет повреждена.

Рис. 6. Защита входа аналогового входного каскада с помощью TVS-диода

Реле напряжения 220 В для дома

• чрезмерный износ электропроводки, трансформаторной подстанции, вводного оборудования;
• отключение/включение высокомощных электроприборов;
• обрыв кабеля в ходе земляных работ;
• повреждение линий электропередач, ставшее причиной обрыва нулевого провода либо падения на него фазного;
• подключение сварочного трансформатора при проведении сварки к фазе, питающей потребителей электроэнергии.

• на одно- и трехфазные;
• щитовые и розеточные;
• модели разного номинала (от 16 до 63 А) коммутируемой нагрузки (показатель рассчитывается исходя из суммарной мощности потребителей, одновременно подключенных к сети через реле).

Фото ульев своими руками

Устройство защитного отключения электроустановок УЗО: схема и принцип работы

Устройство защитного отключения (УЗО) по внешнему виду напоминает обычный автомат: те же корпус и рычаг отключения. Может выступать в качестве автоматического выключателя, то есть выключать определенный участок цепи. Помимо этого, у него есть и другие функции. Главная из них — защита человека от удара электрическим током и случайной утечки тока из сети. Однако данное устройство не сможет защитить от короткого замыкания — оно просто не среагирует на него. Именно поэтому не стоит надеяться на одно лишь УЗО, лучше укомплектовать распределительный щит устройствами защиты от всех видов нарушения работы сети. Устройство защитного отключения — это важный элемент многих электрических замкнутых сетей внутреннего потребления.

Принцип работы устройства защитного отключения заключается в том, чтобы сравнивать ток в сети с показателями, на которые настроен прибор. Так, если человек взялся рукой за провод, и через него пошел ток, сигнал из сети не будет совпадать с нормальными показателями — и УЗО моментально разомкнет цепь. То же произойдет, если случится обрыв провода. Однако еще раз повторимся: УЗО реагирует только на утечку тока из цепи. Любое другое нарушение работы (даже если человек возьмет в руки фазовый и нейтральный провода и сам станет частью цепи) оставит его безучастным.

Устройство защитного отключения обязательно устанавливается в любом распределительном щите. Особенно это касается помещений с повышенным уровнем влажности — ванной и кухни. Чтобы узнать, в рабочем ли состоянии находится механизм, нужно нажать кнопку «Тест», расположенную на лицевой части любого УЗО. Если устройство исправно, то цепь разорвется и кнопка отщелкнется. Если изменений не произойдет — значит прибор не работает. Схема устройства защитного отключения электрических приборов включает в себя механизм фиксации входящего тока, автоматическое определение напряжения и тумблер для прерывания электрической сети.

УЗО, точно так же, как и ВА, могут иметь несколько полюсов для подсоединения независимых проводников и различаются чувствительностью к значению силы тока. При этом ряд числовых значений у них совпадает: 6,3, 10,16, 25 А и т. д. Помимо этих показателей есть еще один — отклонение силы тока по входящему проводнику от силы тока по выходящему нейтральному проводу. В бытовом УЗО, который предназначен в основном для защиты человека, порог чувствительности равен 30 мА. Когда разность токов достигает этого опасного для жизни человека значения, УЗО отключает напряжение питающей сети.

Устройство защитного отключения электроустановок срабатывает очень быстро, в течение 0,05 с. сеть обесточиться, и человек даже не успеет почувствовать действие тока. В электротехнике, где порог опасного отклонения намного выше, чем при поражении человека, используются менее чувствительные УЗО — с токами утечки 300 и 500 мА.

Какое реле напряжения купить себе домой?

Если вам необходимо защитить технику в доме или квартире, где проживаете постоянно, тогда лучше брать реле под DIN-рейку. Для того, чтобы подобрать подходящее РКН, необходимо рассчитать, с каким коммутируемым током ему придется работать. Для этого стоит воспользоваться следующей формулой:

Pr = P*K, где Pr — мощность, на которую рассчитано РКН; P — суммарная мощность всех электроприборов в доме; К — поправочный коэффициент работы электроприборов. Так как практически не бывает, чтоб все приборы работали одновременно, то поправочный коэффициент берется 0,8. Однако если у вас все устройства будут работать одновременно, тогда берите коэффициент 1.

Предположим нам необходимо защитить бойлер на 2 кВт, стиральную машину на 2,4 кВт, микроволновку мощностью 1 кВт и котел на 7 кВт. Тогда Pr = (2+2,4+1+7)*0,8 = 11 кВт. Так как в характеристиках к прибору указывается коммутируемый ток, то переводим 11 кВт в амперы. 11000/220 = 50 А. Выбираем ближайшее подходящее, например, RBUZ D-50t на 50 А.

Также стоит обратить внимание на количество фаз, с которыми может работать прибор. Розеточные устройства предназначены для однофазных сетей

Для трехфазной сети потребуется соответствующее РКН. Причем прибор будет показывать рабочее напряжение для каждой фазы отдельно. Трехфазные реле рекомендуется устанавливать для защиты станков, работающих от трехфазного двигателя.

Обзор популярных моделей

«ZUBR»

Начнём с такого распространённого украинского изделия, как защитное реле марки «ZUBR», пользующееся определённым спросом в России. На это устройство производителем даётся гарантия на срок до 5-ти лет; при этом многие пользователи хорошо отзываются о его работе.

Релейный прибор с индексом 25D, например, рассчитан на предельные токи до 25-ти Ампер и обеспечивает неплохие характеристики стабилизации сетевого напряжения (включая тепловую защиту). Эта модель привлекает к себе пользователей относительно низкой стоимостью (для России она составляет порядка 1500-1900 рублей).

«РЕСАНТА»

Рассмотрим далее модуль стабилизации АЗМ-40А, производимый китайской компанией «Ресанта» (смотрите фото ниже).

Изделие АЗМ-40А

Это изделие также достаточно дешево (до 700 рублей) и пользуется определённой популярностью в широких потребительских массах. Другим его плюсом является отсутствие каких-либо органов ручного управления, что в некоторых ситуациях выглядит как недостаток (все зависит от предпочтений пользователя).

К недоработкам этой системы можно отнести широкий диапазон регулируемых напряжений (от 170 до 265 Вольт), что означает продолжение работы оборудования в опасных для некоторых образцов техники условиях.

Обратите внимание! Из-за отсутствия органов регулирования изменить эти границы не представляется возможным. Добавим ко всему сказанному большие габариты прибора и низкое быстродействие по защитному отключению (до 6-ти секунд)

За такой промежуток времени при сильных перенапряжениях большинство приборов точно сгорит. Время восстановления этого устройства составляет всего 2-3 минуты, что недостаточно для некоторых образцов бытового оборудования (для холодильников, например, этот показатель должен быть не менее 5-ти минут)

Добавим ко всему сказанному большие габариты прибора и низкое быстродействие по защитному отключению (до 6-ти секунд). За такой промежуток времени при сильных перенапряжениях большинство приборов точно сгорит. Время восстановления этого устройства составляет всего 2-3 минуты, что недостаточно для некоторых образцов бытового оборудования (для холодильников, например, этот показатель должен быть не менее 5-ти минут).

РН-111А (113)

Данная модель релейного оборудования выпускается известным и надёжным производителем (фирмой «Новатек»).

Модуль релейной защиты РН-113

Изделия марки РН-113 имеют целый ряд преимуществ, основные из которых приводятся ниже:

• Прежде всего, это достаточно высокое быстродействие, составляющее 0,2 секунды (сравните с предыдущей моделью с её 6-ю секундами);
• Далее большой диапазон регулировки граничных пределов напряжения;
• Возможность самостоятельного задания момента повторного включения;
• Наличие цифрового индикатора с отображающимися на нем режимами работы и функциональными параметрами.

Единственным недостатком этого устройства считается низкая нагрузочная способность (всего 16-32 Ампер), что для загородных объектов потребления иногда бывает недостаточно.

В связи с этим специалисты советуют дополнять прибор отдельным контактором и специальным автоматом, обеспечивающим защиту его релейной части. В итоге вся комбинированная конструкция может обойтись пользователю в сумму порядка 2,5-3,0 тысяч рублей (для модели РН 113, рассчитанной на 32 Ампера, стоимость комплекта существенно возрастёт).

УЗМ-51М

Этот прибор выпускается питерской фирмой «Меандр» и считается одним из наиболее надёжных и эффективных образцов оборудования данного класса.

К его достоинствам следует отнести:

• Довольно широкий диапазон установки предельных значений напряжения (от 160-ти до 280-ти Вольт);
• Высокое быстродействие (время срабатывания – всего лишь 0,02 секунды);
• Максимальная нагрузочная способность – до 63-х Ампер;
• Наличие защитного механизма от импульсных перенапряжений;
• Сравнительно небольшие размеры и отсутствие необходимости дополнять комплект какими-либо элементами.

Добавим к этому невысокую стоимость изделия, которое можно приобрести на рынке примерно за 2 тыс. рублей.

В заключенной части отметим, что перед принятием окончательного решения по выбору защитного оборудования желательно обратиться к специалисту, способному оценить возможные угрозы и предложить пользователю тот или иной образец

При этом важно понимать, что приобретение пусть и дорогого, но достаточно эффективного средства защиты от всплесков питания и перенапряжений равноценно надёжному вложению денег

Популярные модели реле контроля напряжения: настройки, схемы монтажа

Несмотря на довольно обширный список производителей подобного оборудования, в нашей стране популярностью пользуются единицы. Сейчас мы поговорим именно о таких брендах и моделях РКН, которые они производят.

Компания «Меандр» и её реле напряжения «УЗМ 51 М»

С самого начала рассказа о подобном реле уточним, что подобные РКН были сняты с производства. После многочисленных жалоб на новый «УЗМ 51 МД» с защитой от дуги, модель вернули, однако, звание «лучшего РН»устройство успело потерять. На сегодняшний день компания «Меандр» производит множество новых моделей приборов защитной автоматики, однако, все они пока «сыроваты» и до «УЗМ 51 М» никак не дотягивают. Подключить устройство довольно просто: на корпусе расписаны вход/выход и отмечены ноль/фаза. Это можно увидеть на картинке.

Внешний вид «УЗМ 51 М» – чётко видно контакты для подключения входа и выхода питанияРеле напряжения Меандр УЗМ 51 М

Реле контроля напряжения «РН113» от «Новатек»

Это устройство пользователи считают более удобным по причине отсутствия необходимости отдельного приобретения вольтметра. Здесь он установлен на самом РКН. Сквозь тонированную крышку современных пластиковых боксов светящиеся цифры, показывающие напряжение в сети в данный момент времени, видны достаточно чётко. Прибор имеет довольно широкий диапазон настроек – 160-220 В для установки нижнего предела и 230-280 В по верхней планке отключения.

Схема подключения реле напряжения РН113Реле напряжения Новатек РН113

Однофазное реле «ABB» и схема его подключения

Под этим брендом, существующем на российском рынке очень давно, производится множество различных моделей защитных устройств, в том числе и реле контроля напряжения. По причине огромного ассортимента рассмотрим общую схему подключения РКН произведённого под брендом «АВВ».

Схема подключения РКН производства «АВВ»Однофазное реле напряжения ABB

Реле напряжения «Legrand»: существует ли подобная продукция

К сожалению, несмотря на очень широкую линейку производимых электротоваров, фирма «Legrand» не производит реле контроля напряжения. Это вдвойне огорчительно по той причине, что остальные изделия и автоматика этого бренда обладают весьма хорошими характеристиками и отменным качеством. Будем надеяться, что под этой маркой в будущем всё же будет производиться нечто подобное. А пока остаётся выбирать устройства от других производителей.

Реле напряжения Legrand

«Зубр» – реле напряжения родом из Донецка

1-фазное реле контроля напряжения «Зубр RBUZ D63t» со встроенным вольтметром ничем не уступает известным европейским брендам. Очень качественное исполнение, долговечность и широкий диапазон настроек – вот причины высокой популярности продукции этого бренда. Нижний предел падения напряжения можно выставить в диапазоне от 120-210 В, а верхний – от 220 до 280 В. При этом, скорость срабатывания при падении ниже установленного предела составляет 1.2 с, а на отключение при скачке выше верхнего порога уходит всего 0.05 с, что позволяет не беспокоиться за сохранность бытовой техники.

Литера «t» в конце маркировки модели говорит о том, что прибор оборудован встроенной термозащитой, что также добавляет плюсов в его копилку. Рассмотрим схему его подключения.

Схема подключения реле контроля напряжения «Зубр»Реле напряжения Зубр

Причины техногенного характера

1. В многоквартирных домах, особенно старой постройки, линии электросети сильно изношены, сечение может не соответствовать нормативам Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Кроме того, имеют место факты несанкционированного ремонта, самостоятельной замены проводки, выполненной несертифицированными домашними «электриками». Контактные группы (клеммные колодки) испорчены коррозией, многочисленными подгораниями точек контакта. Возникают скрутки проводов из различных металлов, что приводит к электрохимической коррозии.При таком состоянии проводки, даже исправная и качественная трансформаторная подстанция не в состоянии обеспечить стабильные параметры при изменении тока нагрузки. Особенно заметны скачки напряжения в электросети в летний период (когда жители включают кондиционеры), и при наступлении темноты.
2. Трансформаторные подстанции построены еще в прошлом веке. В результате изношенности, оборудование не в состоянии противодействовать перегрузкам по току, поэтому постоянно возникают серьезные просады напряжения. Часть таких трансформаторов конструктивно не имеют средств стабилизации.
3. Наращивание дополнительных мощностей потребления на линейном уровне. Любая подстанция имеет резерв по мощности. Если он не задействован, то кратковременные перегрузки гасятся запасом по току, и напряжение остается стабильным. В результате неконтролируемой застройки, энергетики вынуждены подключать новые линии на существующие сети, полностью выбирая резерв. иногда, по причине коррумпированности представителей энергетических компаний, застройщику удается даже превысить лимит потребления. Как следствие — энергосети постоянно работают в режиме перегрузки, и малейшее увеличение потребляемой мощности неминуемо приводит к скачкам напряжения.
4. Рост энергетической нагрузки в масштабах каждой квартиры (домовладения). Современный житель (особенно в городской среде) неизбежно увеличивает количество используемых электроприборов. В каждой комнате устанавливается телевизор, в квартирах имеются компьютеры, посудомоечные машины, мультиварки. Кондиционер уже давно входит в стандартное оснащение жилища. Разумеется, каждый персональный ввод электросети ограничен автоматом защиты. Но его максимальный показатель по току не рассчитан на постоянное потребление на грани срабатывания. Когда в каждой квартире сила тока близка к порогу срабатывания автомата, сети испытывают значительные перегрузки, и напряжение падает.
5. Обрыв или потеря контакта на линии нейтрали. В этом случае напряжение не пропадает (как при однофазном подключении), а резко возрастает. Превышение может составить несколько сотен вольт: зафиксированы случаи, когда напряжение в аварийной сети достигает 400–500 вольт. Понятно, что при большой нагрузке эти перепады приводят к срабатыванию линейных средств защиты. А если потребление ниже среднего, выходит из строя бытовая техника. Возможен даже пожар.
6. Самовольная коммутация электросетей на вводе. Некоторые недобросовестные жильцы используют в качестве нейтрали, системы водопровода или отопления, для обхода приборов учета электроэнергии. В этом случае возникает разброс линии фазы и нуля. Помимо опасности прикосновения к радиаторам отопления, такие художества приводят к скачкам напряжения в сети.
7. Подключение промышленного оборудования к линиям бытового назначения. Довольно часто можно наблюдать, как при строительстве домовладения, или объекта торговли (ларька), бригада работает с мощной бетономешалкой или сварочным трансформатором, запитанным от обычного щитка питания. Разумеется, потребление в активном режиме порядка 5–10 кВт в одной точке, приводит к просадам напряжения на линии.
8. Случается, что бытовая линия электропередач расположена в непосредственной близости от высоковольтных мачт, либо контактного провода троллейбусного или трамвайного маршрута. В этом случае возможен эффект наведенного напряжения.
9. Нельзя забывать о природных факторах. Речь идет не только о непосредственном грозовом разряде прямо в линию электропередач (хотя и такое случается).Статика является серьезной проблемой не только при прохождении сквозь ЛЭП грозового фронта (даже без молний), но и во время так называемых суховеев.

Правила выбора реле напряжения для квартиры или дома

Подходить к выбору РКН необходимо с умом, ведь устройство отвечает за безопасность сети и электроприборов. Корректная работа реле возможна только в том случае, если правильно подобраны технические характеристики. При выборе реле напряжения необходимо учитывать:

• максимальный ток нагрузки и тип подключения по фазе;
• максимальную мощность потребителя;
• рабочий диапазон напряжений;
• время срабатывания защиты;
• тип управления (цифровой и электромеханический);
• степень защиты устройства;
• надежность (отзывы о производителе и модели).

Главный параметр при выборе прибора — максимально допустимый ток. Следует выбирать модель на одну ступень защиты выше, чем установленный автомат в распределительном щите. Если максимальный ток выключателя равен 32 А, тогда реле должно быть на 40 А.

Электрозащитные средства: виды и требования к ним

По способу применения все известные защитные средства (ЗС) условно делятся на используемые одним человеком – средство индивидуальной защиты (СИЗ) и коллективные – конструктивно связанные с производственным процессом, оборудованием, помещением. По своему функциональному назначению и оказываемому ими эффекту они бывают:

• изолирующими или ограждающими;
• используемыми для высотных операций;
• экранирующими.

Изолирующие электрозащитные средства принято подразделять на два вида:

1. Основные – изоляция которого длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и позволяет работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением.
2. Дополнительные – дополняют основные, служат для защиты от напряжения шага и напряжения прикосновения, но сами по себе они не обеспечивают защиту от поражения электрическим током.

Предъявляемые к ним требования, как правило, определяются их прямым назначением (способностью выдерживать напряжение электроустановки). Помимо этого, они должны быть исправны и иметь отметку о последнем сроке испытаний. На резиновых изделиях не должно быть следов залежалости, а также видимых простым глазом порезов и проколов.

Изолирующие защитные средства для электроустановок с напряжением выше 1000 В

Этот тип защитного снаряжения и рабочего инструмента представлен следующими основными позициями:

• изолирующие штанги;
• изолирующие клещи;
• указатели напряжения;
• устройства и приспособления для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях в электроустановках;
• специальные средства защиты, устройства и приспособления изолирующие для работ под напряжением в электроустановках напряжением 110 кВ и выше.

К разряду дополнительных относят:

• диэлектрические перчатки и боты, ковры и изолирующие подставки;
• изолирующие колпаки и накладки;
• штанги для переноса и выравнивания потенциала
• лестницы приставные, изолирующие стеклопластиковые стремянки.

Изолирующие защитные средства для электроустановок с напряжением до 1000 В

Для электроустановок с напряжением до 1000 В, можно выделить следующие основные наименования изолирующих ЗС:

• изолирующие штанги и клещи;
• указатели напряжения и электроизмерительные клещи;
• перчатки, изготовленные на основе диэлектрических материалов;
• специальные измерительные клещи (токовые);
• ручной изолирующий инструмент.

К дополнительным изолирующим защитным изделиям относят:

• изолирующие подставки и диэлектрические ковры;
• диэлектрические галоши;
• изолирующие колпаки, покрытия и накладки;
• приставные лестницы, изолирующие стеклопластиковые стремянки.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор напряжения — электромеханический прибор, который преобразовывает входную электрическую энергию и позволяет поддерживать напряжение в сети в определенном диапазоне, если наблюдаются большие изменения напряжения и тока нагрузки.

Стабилизатор обеспечивает переход между источником тока и оборудованием. Приобретать и устанавливать лучше автоматику, потому что она не требует вмешательства человека. Они бывают нескольких типов:

1. Сетевые (для отдельных устройств, можно подключить к обычной розетке).
2. Магистральные (применяют для питания всех устройств в помещении, подключаются к электромагистрали).

Если говорить о задачах, которые решают эти стабилизаторы, то к ним относятся:

• Понижение повышенного напряжения или наоборот.
• Отключение питания при значительных перепадах в сети (ниже 160 или выше 255В).

Существуют также локальные стабилизаторы (подключаются к розетке) и стационарные (подключают к вводному силовому кабелю). Локальные применяют для защиты чувствительной техники. Стационарные — сложные устройства, которые сглаживают перепады во всей сети, спасают дорогую технику, автоматически отключают питание потребителей при перегрузке. Установка стабилизаторов такого типа рекомендуется, если напряжение несколько раз в сутки выходит за пределы 205-235В. Измерить его можно при помощи тестера.

Выбор

Практически все типы стабилизаторов можно применять в быту. Для окончательного выбора следует руководствоваться ключевыми характеристиками приборов. Ориентироваться нужно на:

• Фазность.
• Мощность.
• Активную нагрузку.
• Реактивную нагрузку.
• Запас мощности.
• Диапазон стабилизируемого напряжения.
• Точность стабилизации.
• Способ установки.
• Наличие информационного дисплея.

Выбирать его нужно, учитывая суммарную мощность домашних потребителей. У устройства должен быть запас мощности.

Как установить стабилизатор в щит

После того, как вы определились с типом защиты, можно приступать к установке. Чтобы самостоятельно установить стабилизатор напряжения, следует учитывать, что:

1. Комната должна хорошо вентилироваться и быть сухой.
2. Если изделие устанавливается в нише, позаботиться о том, чтобы отделочные материалы соответствовали требованиям безопасности.
3. Воздушный зазор между корпусом и стенами должен быть не менее 10 см во всех сторон.
4. Подставка должна выдерживать вес настенного корпуса.

В подключении устройства нет ничего сложного. Сзади него есть клеммная колодка на 5 разъемов. Очередность подключения следующая:

1. Вводные ноль и фаза.
2. Заземление.
3. Фаза и ноль на нагрузку.

Очень важно выбрать сечение кабеля по мощности и току. Правильную схему монтажа можно найти на корпусе продукции

Сети с тремя фазами: защита стабилизатором

Такие стабилизаторы защищают трехфазных потребителей. Отдельно на каждую фазу должен быть установлен однофазный стабилизатор. При таком подходе можно снизить затраты, а при просадке напряжения на одной фазе, устройство обесточит весь дом. Такая особенность ориентирована на защиту трехфазных электродвигателей.

Ознакомившись с представленной информацией, вы сможете учесть все тонкости при подборе защиты домашней сети от скачков напряжения. Безусловно, важна оценка угрозы. В зависимости от нее, нужно обеспечивать защиту — как отдельных приборов, так и всей домашней электросети.

Отличия реле напряжения от стабилизатора

Современная квартира напичкана многочисленными электрическими и электронными приборами, многие из которых достаточно чувствительны к изменению напряжения. В то же время, даже в крупных городах электрическая сеть грешит нестабильностью, а что говорить о сельской местности. От любого скачка напряжения домашняя электроника может просто выйти из строя.

Защита бытовой техники от скачков напряжения и перенапряжения в сети обеспечивается в основном двумя типами устройств – стабилизатор и реле контроля максимального и минимального напряжения. Их работа основывается на различных принципах, и выбор проводится с учетом особенностей.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор – это прибор, который поддерживает напряжение на заданном уровне при его колебании в сети в определенных пределах. Обычно в бытовых условиях применяется стабилизатор, удерживающий значение 220 В ±5% при колебании входного сигнала от 160 до 260 В. При скачке за пределы возможностей прибор просто отключает сеть.

Конструктивно стабилизаторы подразделяются на несколько типов. Наиболее распространены приборы ступенчатого типа, включающие трансформатор и силовые ключи (релейные или полупроводниковые). Плавная установка обеспечивается в электромеханических стабилизаторах, в которых трансформатор имеет регулировку первичной и вторичной обмотки. Этот прибор снижает нижний предел входного напряжения до 120-130 В.

Наиболее совершенным, но и самым дорогим, является инверторный стабилизатор, содержащий накопительную ёмкость. Она способна сгладить перепады напряжения в пределах 100-300 В, а выходной сигнал имеет значение 220 В ± (1-3)% с практически идеальной синусоидальной формой.

Реле напряжения

Реле контроля – это устройство, контролирующее нижнюю или верхнюю границу допустимого значения напряжения. Соответственно, существуют реле минимального и максимального напряжения. Для защиты от перенапряжений используется реле максимального напряжения. Если входное напряжение превысит установленное значение (например, 230 В), то нагрузка отключается. При возврате его величины в нужные пределы сеть снова включается.

Чаще используется принцип задержки включения. В таких реле есть настройка времени отключения. Например, если осуществлена установка 2 с, то после истечения этого времени сеть снова включится, и ток поступит на бытовое оборудование.

Надо отметить, что при коротких импульсах скачка реле может не сработать. Для таких случаев существует многофункциональное реле МР-63, которое выполняет роль максимального и минимального реле, а также реагирует на мгновенные импульсы значительной амплитуды.

В чем заключается различие

Предыдущий анализ показывает, что рассматриваемые устройства имеют принципиальные различия. Оба прибора отключают подачу электроэнергии, если напряжение превышает минимально или максимально допустимое значение. Однако, стабилизатор в пределах между экстремальными значениями еще и выравнивает напряжение, поддерживая его на заданном уровне. Реле осуществляет только контроль предельных величин, после чего отключает сеть, но включает снова при исправлении положения.

Таким образом, бытовая техника при использовании стабилизатора не только защищена от скачков напряжения и перенапряжения в сети, но и получает стабильный электросигнал, что повышает её работоспособность. В то же время, нельзя говорить о полном превосходстве стабилизаторов над реле. Для составления полной картины необходимо разобраться со всеми плюсами и минусами этих приборов.

Кремниевые ограничители напряжения

Для защиты цепей постоянного тока от импульсов ЭП по напряжению применяются полупроводниковые ограничители напряжения, или стабилитроны с несимметричной вольт-амперной характеристикой (рис. 1а). Несимметричность ВАХ обеспечивает защиту от импульсных ЭП определенной полярности на разных потенциальных уровнях. Пороговое напряжение этих приборов ниже напряжения ограничения, что обеспечивает их автоматическое отключение от цепи постоянного тока после прохождения импульса ЭП. Время включения этих приборов меньше времени самых быстрых переходных процессов, что также определяет предпочтительность их применения в цепях постоянного тока.

Отличие защиты цепей питания переменного тока от цепей постоянного тока — в необходимости использования ограничителей напряжения с симметричной ВАХ (рис. 1б).

Для защиты информационных цепей и цепей переменного тока высокой частоты применяются так называемые малоемкостные ограничители напряжения (рис. 1в), в конструкции которых предусматривается встроенный высоковольтный диод с емкостью не более 100 пФ.

В мире выпускается множество типов кремниевых ограничителей напряжения, различающихся по напряжению пробоя (от 0,7 до 3100 В), рассеиваемой импульсной мощности (от 0,15 до 600 кВт), а также по исполнению — симметричные и несимметричные, в металлостеклянных и пластмассовых диодных корпусах, диодных, транзисторных и микросхемных корпусах для поверхностного монтажа, малоемкостные, малоиндуктивные и пр. Объемы продаж ОН ведущими странами — США, Японией, Германией, Францией, Голландией, Китаем — исчисляются сотнями миллионов долларов .

Ограничители напряжения, рассчитанные на напряжения пробоя от 6 до 400 В, способные «срезать» паразитные электромагнитные импульсы с мощностью до 15 кВт, разработаны в различном конструктивном исполнении и выпускаются рядом известных фирм: Thomson CSF, Motorola, General Semiconductors Industries, Inc., Simens и др. .

История развития ОН начинается с создания первых приборов этого класса фирмой General Semiconductors Industries, Inc. (США): в 1968 г. спроектировано устройство для подавления импульсов перегрузки, наводимых грозовыми разрядами в системах дальней связи, в 1969 г. — для подавления переходных процессов в самолетной аппаратуре, в 1974 г. разработана серия приборов для защиты интегральных микросхем, в 1971 г. — симметричные ОН. С 1971 г. ОН используются в военных целях, в 1972 г. они применены для защиты от ЭМИ ядерного взрыва.

По функциональному назначению из массива ОН, созданных зарубежными фирмами, можно выделить несколько самостоятельных видов :

• ОН общего применения с напряжением пробоя (Uпроб) от 0,7 до 3100 В и мощностью (Ри) от 0,15 до 600 кВТ.
• Малоемкостные ОН с емкостью менее 100 пФ, что позволяет использовать их для защиты линий связи с частотой до 100 МГц. Минимизация емкости ОН достигается за счет встроенного в конструкцию ОН малоемкостного высоковольтного (Uпроб~1000 В) диодного кристалла. Простое последовательное включение для этой цели ограничителя напряжения и высоковольтного корпусного диода приводит к возрастанию индуктивного сопротивления.
• Безиндуктивные ОН. Особенно эффективны для защиты от перенапряжений с наносекундной длительностью фронта импульса перегрузки. Исключение собственной индуктивности в такого типа ОН достигается за счет применения в конструкции так называемых контактов Кельвина.
• «Матричные» ОН в микросхемных корпусах.

Заключение: о защите цепи в двух словах

Если вам кажется, что RC-фильтр или TVS-диод выглядят так, будто их просто добавляют в схему после решения всех «важных» вопросов, вы глубоко ошибаетесь и сильно рискуете. Вспомните все упомянутые в этой статье моменты, оказывающие влияние на производительность системы и уровень защиты, — должную компоновку, правильный выбор, используемые аналоговые входные каскады и стандарт МЭК, требованиям которого необходимо соответствовать. Если вы вспомните об этом на раннем этапе, то на заключительной стадии, скорее всего, вам не придется экстренно перепроектировать свою систему.

Как уже было сказано, эта статья далека от детального обзора. В частности, тема чувствительности будет более подробно рассмотрена в последующих статьях. Другие проблемы в конструкции приемника базовой станции включают алгоритмы автоматической регулировки усиления (automatic gain control, AGC), оценку канала и алгоритмы выравнивания. Мы планируем дополнить эту статью серией технических публикаций, чтобы упростить процесс проектирования и сделать более понятной всю систему приемника в целом.

Автор статьи благодарит Международную электротехническую комиссию (МЭК) за разрешение на воспроизведение информации из ее международных стандартов.