Защита от всплесков напряжения в ибп что это
Обновлено: 06.07.2024
Рядом новый дом строят. Часто вырубается свет и как-то мигает — хочу купить UPS — но вопрос — спасет ли он от скачков или только от вырубания?
Нашел в интернете две противоположные цитаты:
От скачков напряжения безусловно спасает, благодаря принципу работы:
UPS содержит два аккумулятора (типа автомобильных, но обычно поменьше) — пока один заряжается (от сети), другой отдаёт 12 V DC, преобразуемый электроникой в стабильнейший 220 V AC. И переключаются (заряд-разряд) с одного на другой каждые несколько минут автоматически (в зависимости от ёмкости аккумуляторов и потребляемой мощности).
Т.е. компьютер практически совершенно отделён от сети.
В какой-то мере, конечно спасает, но особо надеяться на него не стоит. Обычный недорогой бесперебойник питает компьютер от сети и только в момент падения напряжения переключает компьютер на работу от преобразователя напряжения, который, в свою очередь, питается от аккумулятора. От резкого выброса не спасает (от этого вообще сложно защититься), если напряжение в сети "проседает" — лучше использовать современный БП — они, как правило, работают в диапазоне от 100 до 240 В. ИБП (Источник Бесперебойного Питания) в этом режиме будет постоянно "щёлкать" а в этом таится ещё бОльшая опасность. Буквально месяц назад менял материнскую плату и БП вышедшие из строя именно из за этого "щёлканья".
Здравствуйте, <Аноним>, Вы писали:
А>Рядом новый дом строят. Часто вырубается свет и как-то мигает — хочу купить UPS — но вопрос — спасет ли он от скачков или только от вырубания?
Спасет. Если это Smart UPS. Дешевые модели (это, как правило, Back UPS) не имеют встроенного модуля, подключающего батарею при просадке питания. Смарты же не только обеспечивают защиту от пропадания напряжения сети, но еще и регулируют его.
А>Спасибо
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:
А>Рядом новый дом строят. Часто вырубается свет и как-то мигает — хочу купить UPS — но вопрос — спасет ли он от скачков или только от вырубания?
А>Спасибо
Спасает! Но вот те самые проблемы со шелканием можно победить поставив перед UPS сетевой фильтр, не забыв проверить наличие третьего контакта в разетке!
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:
А>Рядом новый дом строят. Часто вырубается свет и как-то мигает — хочу купить UPS — но вопрос — спасет ли он от скачков или только от вырубания?
В общем случае спасает. У любого UPS есть контроль параметров входного напряжения и при их выходе за допустимые пределы он переключается на генерацию своими силами. Но это "в среднем по больнице", дальше начинаются различия: какие именно параметры контролируются (самые дешёвые даже частоту не проверяют), скорость реакции. Впрочем, именно превышения обычно ловятся модулем surge protection даже в дешёвых моделях.
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:А>Нашел в интернете две противоположные цитаты:
А>
А>От скачков напряжения безусловно спасает, благодаря принципу работы:
А>UPS содержит два аккумулятора (типа автомобильных, но обычно поменьше) — пока один заряжается (от сети), другой отдаёт 12 V DC, преобразуемый электроникой в стабильнейший 220 V AC. И переключаются (заряд-разряд) с одного на другой каждые несколько минут автоматически (в зависимости от ёмкости аккумуляторов и потребляемой мощности).
А>Т.е. компьютер практически совершенно отделён от сети.
Это может относиться к конкретной модели (хотя странной модели), но в общем случае чушь. То, что описано — UPS, который с одной стороны online, а с другой — очень примитивный и нехороший (батареи в таком режиме дай бог чтобы год выдержали). Я не верю, чтобы кто-то из серьёзных производителей такое делал. Реально online UPS строятся не так — входное питание выпрямляется, а текущей логикой определяется, что делать — заряжать (всех), разряжать на выход, просто из входного питания делать выходное. В общем, автор цитаты явно бредит.
Но online UPS дороги (сейчас 600-700$/кВА), для дома лучше offline или line-interactive (200-300$/кВА в типичных моделях).
А>
А>В какой-то мере, конечно спасает, но особо надеяться на него не стоит. Обычный недорогой бесперебойник питает компьютер от сети и только в момент падения напряжения переключает компьютер на работу от преобразователя напряжения, который, в свою очередь, питается от аккумулятора. От резкого выброса не спасает (от этого вообще сложно защититься), если напряжение в сети "проседает" — лучше использовать современный БП — они, как правило, работают в диапазоне от 100 до 240 В. ИБП (Источник Бесперебойного Питания) в этом режиме будет постоянно "щёлкать" а в этом таится ещё бОльшая опасность. Буквально месяц назад менял материнскую плату и БП вышедшие из строя именно из за этого "щёлканья".
А это уже описание с упором на offline (которые могут только включать вход на выход или генерировать сами) и, может быть, line-interactive (которые, если входное питание нормальное по частоте и по форме, но низкое по напряжению — могут поднять до нормального значения). Что тут названо "современным ИБП" — ХЗ, может быть, даже online — тот действительно что угодно со входа примет и переработает:)) но "обычным" назван явно offline.
Что менял материнку — верю, но это значит, что UPS у него был предельно тупой и дешёвый, а ещё и блок питания в компьютере разработан полными носорогами. Нормальный UPS переключает при потере питания за половину периода — БП компьютера этого даже не заметит.
Здравствуйте, netch80, Вы писали:
А какой вы бы посоветовали — в смысле модели и производителя? Мощность системника и монитора — я думаю 500 хватит
Здравствуйте, Sheridan, Вы писали:
S>APC, киловатник.
Только не надо забывать, что мощность в VA (вольт-амперах) и в W (ваттах) — это совсем не одно и то же. Следовательно, при мощности БП компа 500 ватт лучше взять ИБП на 1.5 kVA.
Здравствуйте, LuciferArh, Вы писали:
LA>Только не надо забывать, что мощность в VA (вольт-амперах) и в W (ваттах) — это совсем не одно и то же. Следовательно, при мощности БП компа 500 ватт лучше взять ИБП на 1.5 kVA.
А-аа-а. 17000 рублей. Я новую материнку, видюху и оперативку недавно за 15000 взял. Чё-то я смылса не вижу в таком UPS-е
Здравствуйте, LuciferArh, Вы писали:LA>Следовательно, при мощности БП компа 500 ватт лучше взять ИБП на 1.5 kVA.
А чуть подробнее если?
APC решение на полтора киловольт-ампер будет стоить, наверное, тысяч 25 рублей.
Почему не подойдет для кратковременного отключения электричества 600VA, к примеру?
Здравствуйте, FireShock, Вы писали:
FS>А чуть подробнее если?
За подробностями — курс физики средней школы.
FS>Почему не подойдет для кратковременного отключения электричества 600VA, к примеру?
Кратковременное — это сколько? 600 VA даст "реальной" мощности примерно 430 ватт. Если минут 5-10, чтобы завершить работу, то вполне достаточно. А если что-то посерьезнее, то и ИБП нужен посерьезнее. К тому же, если в сети постоянно напряжение будет ниже номинала, то UPS будет постоянно подпитывать выход от аккумулятора. И надолго его не хватит в случае пропадания питания.
Здравствуйте, LuciferArh, Вы писали:
LA>За подробностями — курс физики средней школы.
Не, вопрос не в этом. Школу штурмовал неплохо
Я уж подумал, что меньшие по мощности, к примеру, не успевают переключиться на аккумулятор или еще там что-нибудь конструктивное.
LA>Кратковременное — это сколько?
Это секунду максимум. Топик про это, как я понял, был.
LA>К тому же, если в сети постоянно напряжение будет ниже номинала, то UPS будет постоянно подпитывать выход от аккумулятора. И надолго его не хватит в случае пропадания питания.
У нас дома в районе хрен-ти знает каких годов, а напряжение мерил в сети — 220±3 В.
Аноним 791 пишет:
> купить UPS — но вопрос — спасет ли он от скачков или только от вырубания?
если UPS с AVR — спасет
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:
А>Здравствуйте, netch80, Вы писали:
А>А какой вы бы посоветовали — в смысле модели и производителя? Мощность системника и монитора — я думаю 500 хватит
По производителю ничего не скажу и по модели — потому что сам плотно имел дело только с Victron'ами (NetPro, LanPro), это уже никак не для дома. По типу — скорее всего line-interactive (чтобы мог корректировать напряжение при правильной частоте и форме), а мощность рассчитывается по таблицам — в любом случае не меньше 1.5 заявленной ваттовой мощности потребителя (ибо косинус фи плюс разумный запас), а лучше два. На 500 ватт в таком случае получается 1кВА. Это из расчёта на
10 минут держания. На больше — надо помощнее зверя брать. У меня на старой работе NetPro4000 держит машинку которая жрёт ватт 80, объявляет 6 часов держания:)
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:
А>А-аа-а. 17000 рублей. Я новую материнку, видюху и оперативку недавно за 15000 взял. Чё-то я смылса не вижу в таком UPS-е
Увидишь смысл, когда они погорят два раза подряд с интервалом в месяц;))
Ещё надо при расчёте мощности узнать, есть ли APFC у блока питания. Если есть — мощность UPS надо ещё умножить на полтора, ибо APFC очень неровно кушает.
Здравствуйте, Sheridan, Вы писали:
>> А какой вы бы посоветовали — в смысле модели и производителя? Мощность системника и монитора — я думаю 500 хватит
>APC, киловатник.
+1 за APC, но на счет киловатника (стоит ли тратить лишние деньги?). Когда-то у меня был дешевенький APC CS 500. В доме было нестабильно с электричеством и однажды, похоже, ноль (или земля?) все же отгорел, в результате чего напряжение в квартире поднялось до
300В. Повзрывало нафиг все лампочки, сгорел чайник. Но упс свою работу напоследок выполнил.
Здравствуйте, Аноним, Вы писали:
В моём случае UPS стал спасать от скачков напряжения после замены блока питания компьютера с NoName на InWin той же мощности. Проблема на самом деле в согласовании UPS и БП — по мощности (более мощным БП нужен более мощный UPS, и желательно с запасом) и по качеству (дешёвые БП — на помойку).
---The optimist proclaims that we live in the best of all possible worlds; and the pessimist fears this is true
Здравствуйте, LuciferArh, Вы писали:
FS>>А чуть подробнее если?
LA>За подробностями — курс физики средней школы.
Во-первых в школе не рассказывают про реактивную мощность. А во-вторых хотелось бы узнать, на основании чего ты оценил коэффициент реактивной мощности ака power factor компьютера в 0.33? У меня есть другие данные:
SMPS with passive PFC can achieve power factor of about 0.7–0.75, SMPS with active PFC, up to 0.99 power factor, while a SMPS without any power factor correction has a power factor of only about 0.55–0.65
LA>Кратковременное — это сколько? 600 VA даст "реальной" мощности примерно 430 ватт.
Даже на полностью активной нагрузке?
. << RSDN@Home 1.2.0 alpha 4 rev. 1111 on Windows Vista 6.0.6001.65536>>Здравствуйте, FireShock, Вы писали:
FS>У нас дома в районе хрен-ти знает каких годов, а напряжение мерил в сети — 220±3 В.
Не забывайте про пульсации. Промерьте форму синусоиды. Попутно включайте/выключайте фен, холодильник, дрель и т.п. Уверен, увидите много нового
Внезапные перепады напряжения грозят плачевными последствиями для бытовой техники: выход из строя без надежды на ремонт. А для загородного дома в период летних гроз эта проблема становится наиболее актуальной. Почему происходят перепады и чем они опасны для техники? Как надежно защититься от скачков напряжения?
Чем опасны перепады напряжения
Перепад напряжения может быть вызван одновременным отключением нескольких мощных устройств, аварией на электросетях, нестабильной работой подстанции из-за перегрузки, эксплуатацией сварочного аппарата, низким качеством материалов электропроводки или ее монтажа. Нередко к существенному скачку напряжения приводит и удар молнии по линии электропередач.
Большинство перепадов незначительны и остаются незамеченными нами, но не техникой. Любой скачок, из-за которого напряжение в сети становится выше 250 Вольт, снижает срок службы подключенных устройств или дестабилизирует их работу. Даже несущественные отклонения на 5-10 %, происходящие регулярно, приводят к сбоям в управляющих блоках, сбросу настроек, возникновению помех. Перепады на 10-25 % сокращают срок службы приборов почти вдвое. А скачки напряжения до 300 Вольт выводят из строя блоки питания, управляющие и сенсорные панели, электродвигатели, сетевое оборудование.
В большинстве многоквартирных домов качество электропроводки оставляет желать лучшего, они не выдерживают нагрузки, ведь в каждой квартире одновременно работают десятки приборов. Безусловно, лучше поменять в квартире проводку, чтобы минимизировать вероятность перепадов и не довести до пожара. Но даже если нет такой возможности, обезопасить себя и родных можно.
Основной параметр при выборе устройств, способных защитить от перепадов напряжения, — это выходная мощность, которая берется из силы тока (указывается в амперах А) умноженной на напряжение (указывается в вольтах В). Ее величина, указываемая в вольт-амперах (ВA), должна соответствовать общей мощности, потребляемой приборами. Поэтому перед приобретением нужно посчитать общую мощность техники, которую вы планируете подключить.
Сетевые фильтры
Так называемый сетевой фильтр — это зачастую просто разветвитель/удлиннитель, защитные функции у которого либо фактически отсутствуют, либо являются минимальными и способны защитить только от перегрузки или короткого замыкания.
Однако среди «обманок» прячутся и настоящие сетевые фильтры, которые с помощью LC-контура фильтруют высокочастотные помехи в сети. Стоимость таких устройств, естественно, выше, но для некоторых видов техники наличие полноценной фильтрации необходимо. У приборов с LC-контуром есть характеристика «Подавление электромагнитных / радиочастотных шумов». Если вам нужен такой вариант, обращайте на нее внимание.
Стабилизаторы напряжения
Если подаваемое напряжение в сети не соответствует заданным нормам, стабилизатор нормализует его. К тому же стабилизатор повторяет функции хорошего сетевого фильтра: защита от короткого замыкания, от перенапряжения и высоковольтных импульсов, а также фильтрация помех. Маломощные стабилизаторы можно устанавливать для отдельного электроприбора, например, для холодильника, так как этот прибор наиболее болезненно реагирует на скачки напряжения. Супермощные стабилизаторы устанавливаются для всей сети, такие модели наиболее полезны для загородных домов или в районах, где с напряжением постоянные проблемы.
В сетях 220 Вольт используются однофазные стабилизаторы, в сетях 380 Вольт — три однофазных либо один трехфазный. Хороший стабилизатор хоть и стоит в разы дороже сетевого фильтра, однако он реально защищает технику от серьезных перепадов напряжения и обеспечивает стабильную работу.
Источники бесперебойного питания (ИБП)
ИБП объединяет в себе функции сетевого фильтра и стабилизатора (кроме резервного типа), но помимо этого позволяет технике работать еще какое-то время после отключения электропитания. Бесперебойники бывают трех типов: резервные, интерактивные и с двойным преобразованием.
Резервный вариант — самое простое и дешевое решение. Он пропускает ток через LC-контур, как в хороших сетевых фильтрах, а если необходимое напряжение отсутствует, осуществляется переключение на аккумуляторы. К недостаткам резервных бесперебойников можно отнести задержку при переключении на батареи (5 – 15 миллисекунд).
Интерактивные ИБП оснащены ступенчатым стабилизатором, позволяющим поддерживать надлежащее напряжение на выходе без использования батарей, что увеличивает срок их службы. Такие источники бесперебойного питания годятся для ПК и значительной части бытовой техники.
Бесперебойникис двойным преобразованиемпреобразуют полученный переменный ток в постоянный, а на выходе подают снова переменный с необходимым напряжением. Аккумуляторные батареи при этом все время подключены к сети, переключение не производится. ИБП данного типа отличаются более высокой стоимостью, в то же время создают больший шум при эксплуатации и сильнее нагреваются. Применяются в основном для требовательного к надежности питания оборудования: серверов, медицинское оборудования.
Реле напряжения
Реле напряжения, также называемые реле-прерывателями, производят размыкание электрических цепей при перепадах напряжения. После отключения питания реле через небольшие временные интервалы проверяет состояние напряжения, и при нормальных значениях возобновляет подачу тока.
Некоторые модели оснащения регуляторами, позволяющие настраивать реле под разные приборы, устанавливая верхний и нижний предел перепадов для отключения, а также время последующей активации. Существуют модели реле-прерывателей как для монтирования в электрощиток, так и для отдельной установки в розетку.
Как защитить свое имущество (и себя) от перенапряжений в электросети? Какие виды перенапряжений бывают?
Повышенное напряжение
Это постоянное или кратковременные превышение напряжения свыше допустимого допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Оно представляет опасность для бытовой техники. Может пострадать как блок питания, так и вся внутренняя электроника, на случай если встроенные в блок защиты не справятся.
Самые частые причины появления — неравномерная нагрузка на фазы (перекос) и обрыв нулевого проводника.
Пониженное напряжение
Это постоянное или кратковременное понижение напряжения ниже допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Хоть и не является перенапряжением, но упомянуть о нем стоит. Для современной бытовой техники с импульсными блоками питания оно не представляет опасности. Более того, в большинстве случаев блоки питания сейчас устанавливаются универсальные «глобальные», т. е. поддерживают весь диапазон мировых напряжений 100-240 вольт.
У приборов не содержащих импульсные блоки, возникают проблемы в связи с потерей мощности. ТЭНы (отопление, электрочайник, варочные панели и т.д.) просто теряют выдаваемую мощность, а к примеру компрессоры могут перестать стартовать из-за нехватки пусковой мощности.
Про последнее скажу больше. Ранее, на старых моделях холодильников, длительное пониженное напряжение часто приводило к пожару. Реле на включение компрессора срабатывало, а у мотора не хватало сил провернуть его на старте. В итоге он стоял в одном положении и под напряжением, что приводило к разогреву и возгоранию его самого или чего-либо вокруг. Именно так сгорели многие дачи.
Тоже самое касается высокомощной техники с электродвигателями. Например воздушный компрессор в гараже (без электронного управления) может точно так же как и старый холодильник «не завестись» и стоять под напряжением пока не полыхнет мотор.
Импульсные перенапряжения:
Это короткие и очень сильные всплески (порой превышающие 1000 вольт), отсюда и название.
Коммутационные
Происходят при рабочих процессах на подстанциях. Их естественно стараются сгладить, но они все равно есть.
Аварийные
Неисправности на подстанциях. Попадание молнии в воздушную сеть.
Коммутационные пагубно влияют на блоки питания в бытовой технике, при значительных «всплесках» могут вылетать внутренние предохранители и варисторы.
Аварийные способны превращать в пепел не просто то что включено в розетку, но даже электрощиты и саму проводку. Нередко заканчиваются пожаром.
Реле напряжения
Отключает фазу если напряжения выходят за заданный параметр.
Бывают как моноблочные так и раздельные, реле управления + контактор который коммутирует силовую часть.
Моноблочные
— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— часто имеют расширенный функционал (например контроль тока)
— компактны и занимают мало места в щите
— защищают от высокого и от низкого напряжения
— низкая стоимость
— низкая надежность и ресурс
— низкая коммутационная способность
— ограничения по мощностным показателям
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений
К сожалению сие бюджетное решение получило столь широкую распространенность не потому что это правильно, а просто потому что дешево и «экранчик есть». Увы, от большинства подобных изделий чаще больше вреда чем пользы.
Надо понимать что это наше локальное "изобретение". Крупные Европейские бренды (за редким исключением) такой продукции вообще не выпускают, по причинам приведенным выше.
В ходе моих личных испытаний и замеров, а так же по статистике от тех кто этими изделиями пользуется, выводы таковы:
— не использовать моноблочные реле напряжений с вводными автоматами выше С40
— обязательно устанавливать байпас рубильник для быстрого восстановления питания когда это чудо вдруг внезапно сдохнет
Куда более сложное и дорогое решение. Зато надежное и долговечное.
— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— высокая надежность и ресурс
— любая мощность и коммутационная способность (зависят от применяемого контактора)
— защищают от высокого и от низкого напряжения
— занимают много места в щите
— высокая стоимость в сравнении с мноноблочными (само реле + контактор)
— меньшая скорость срабатывания в сравнении с мноблочным реле
— проблемы с работоспособностью при низких напряжениях (зависит от модели контактора)
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений
Расцепитель перенапряжения
Отключает присоединенное к нему устройство (например вводной автомат) если напряжение превышает допустимое. Так же существуют расцепители низкого напряжения, которые срабатывают при пониженном.
— высокая надежность и ресурс
— не влияет на мощность и коммутационную способность (они зависят от присоединенного устройства)
— занимают крайне мало места в щите
— низкая стоимость
— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений
УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений)
В зависимости от класса и конструкции, это либо газовый разрядник либо варистор (либо комбинация двух). Модуль УЗИП подключается к фазам, нолю и земле, сразу после вводного автомата. При появлении на вводе импульса, он резко снижает свое сопротивление, замыкая фазу и/или ноль на землю, тем самым он не пропускает всплеск дальше себя в проводку квартиры/дома.
— защита от всевозможных импульсных перенапряжений
— любая мощность и коммутационная способность (УЗИП подключается к сети параллельно)
— крайне высокая скорость срабатывания
— не защищает от постоянного повышенного напряжения, только от всплесков
— не работает без полноценного заземления
— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— ресурс определяется количеством полученных разрядов
— высокая цена за качественные модели
— иногда требуется доп защита самого УЗИПа
Частая ошибка — многие считают что все модули УЗИП одинаковые и подключаются одинаково. Естественно это не так и зависит от применяемой системы заземления. Вот схема для осознания сего факта.
Так же многие считают что УЗИП защищает и от постоянного повышенного напряжения. Но это не так. УЗИП рассчитан на работу со всплесками, а постоянное перенапряжение портит даже его самого, так же как бытовую технику.
Стабилизатор
В отличии от остальных типов защиты которые просто отключают внутридомовую проводку от ввода, стабилизатор корректирует параметры входного напряжения, старясь уложить их в норматив (чем стабилизатор дороже, тем лучше ему это удается).
— стабилизирует напряжение на постоянной основе
— требует импульсной защиты на вводе (УЗИП)
— требует пространства и охлаждения вне щита
— низкий ресурс и надежность у бюджетных моделей
— крайне высокая цена за надежные модели
Полная защита
Полноценная защита это всегда комбинация устройств, каждое из которых выполняет свою функцию.
В интернете и среди начинающих электриков бытует ошибочное мнение что для эффективной защиты от всех видов перенапряжений достаточно просто поставить дешевое моноблочное реле за 2500р и на этом все. Увы, это не является полноценным решением проблемы.
Обязательное требование для полноценной защиты — УЗИП класса 2 в распределительном щите (квартиры и загородные дома). А если речь идет о загороде и воздушных линиях электропередачи, так же УЗИП класса 1 на вводе (как правило в щите учета).
В квартирных щитах для современного жилья (новострой, ввод — одна фаза 50-63А) наиболее рациональна комбинация — расцепитель перенапряжения + УЗИП класса 2.
В квартирных щитах для старых построек (вторичка, ввод — одна фаза 25-40А) установка УЗИПа как правило невозможна из-за отсутствия заземления или неправильной его реализации (некорректная модернизации системы заземления с TN-C до TN-C-S при капремонте). Там просто расцепитель или реле напряжения (по вкусу).
Загород с его воздушными линиями это отдельная песня. Там обязательно реле напряжения из-за того что сеть может гулять туда-сюда по 5 раз на дню. Т.к. вводные токи низкие, допустимо применение моноблочных реле напряжений с целью экономии. УЗИП класса 1 в ЩУ и класса 2 в ЩР крайне желательны, но упираются в наличие правильно реализованного контура заземления, и конечно же в бюджет как итог.
Стабилизатор напряжения это не сколько защита сколько обеспечение стабильной работы электропотребителей в нестабильных сетях. Использование стабилизатора в качестве защиты — такое себе занятие. Это отдельная тема и про них мне стоит сделать целую отдельную запись.
Вместо итога
Вот так коротко и без лишних слов, чтобы было понимание основ. В последующих записях вы увидите реализацию подключения и подбора компонентов в каждом конкретном случае.
Типичной ошибкой подавляющего большинства пользователей является установка источника бесперебойного питания (ИБП) в качестве универсального помехозащитного устройства.
У маломощных ИБП единственным средством защиты от импульсных перенапряжений служит в большинстве случаев маленький фильтр, защищающий телевидение и связь от помех, возникающих при работе самого ИБП, и варистор.
В ИБП большой мощности защита от сетевых перенапряжений и помех обычно вообще не предусмотрена, иногда поставляется отдельно и стоит очень дорого. Зачастую в качестве защиты от помех поставщики ИБП предлагают THD- и RFI-фильтры, а также разделительные трансформаторы.
Содержание
Что такое THD- и RFI-фильтры, разделительные трансформаторы?
THD-фильтр (фильтр гармоник) защищает сеть электропитания от так называемых гармоник низшего порядка, искажающих сетевое напряжение при работе самого ИБП. Применяется в слабых электросетях, где включение мощного ИБП может буквально изрезать синусоиду сетевого напряжения. RFI-фильтр (фильтр радиопомех) защищает сеть электропитания от радиопомех, генерируемых высокочастотным инвертором самого ИБП. Применяется на объектах, критичных к уровню радиопомех (телецентр и т.п.).
Разделительный трансформатор служит преимущественно для обеспечения электробезопасности при работе бестрансформаторных ИБП. Любой обычный трансформатор по своему устройству является разделительным трансформатором (первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга). Если разряд молнии попал на вход трансформатора подстанции, то защитит ли трансформатор электронное оборудование от поражения? Ответ всем пострадавшим от молнии известен — нет! Обычный разделительный трансформатор не может быть устройством защиты от перенапряжений.
Мощные ИБП топологии on-line имеют байпасы (обходные контуры), которые при перегрузках и в иных, опасных для «жизни» ИБП ситуациях, спасая их, соединяют защищаемое оборудование непосредственно с сетью электропитания, в обход ИБП. В последнее время для многих ИБП большой мощности питание нагрузки через байпас является приоритетным режимом, такое решение используется для повышения КПД ИБП (прим. редактора). При этом вся «грязь» из сети электропитания попадает на нагрузку.
Отметим несколько типичных случаев поведения ИБП под воздействием помех из сети электропитания.
Примеры из практики
В центре Москвы у мощных ИБП самопроизвольного менялся уровень выходного напряжения и происходил переход на аккумуляторную батарею при номинальном входном напряжении. Причина — самопроизвольное перепрограммирование схемы управления ИБП под воздействием импульсных помех, возникающих при работе схем включения натриевых ламп для освещения улиц.
ИБП работал от сети электропитания с тиристорным электроприводом и переходил на аккумуляторную батарею при номинальном напряжении сети электропитания. Причина: периодические импульсные помехи, возникавшие вследствие работы в сети тиристорного преобразователя, приводили к срабатыванию датчика снижения напряжения ИБП (при этом коэффициент нелинейных искажений в сети электропитания не превышал допустимые для ИБП 5%). Необходимо отметить, что подобная ситуация возникала у наших заказчиков неоднократно, с ИБП разных производителей. Чем «умнее» контроллер ИБП, тем в большей степени он оказывается чувствителен к искажениям напряжения сети электропитания.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС), получавшая электропитание по полнопроточной схеме от мощного ИБП, в дневное время работала удовлетворительно, а в ночное время неоднократно давала отказы в работе, в том числе сопровождавшиеся выходом из строя оборудования. Причина: сброс нагрузки в энергосистеме в ночное время сопровождался увеличением напряжения на 10. 15%, при этом ИБП, защищая свою силовую схему, переходил на байпас и оставлял ЛВС без защиты от помех и превышения напряжении питания. В крупных промышленных центрах при использовании мощных ИБП следует считаться с возможностью длительной работы нагрузки ИБП через байпас, то есть без надлежащей защиты СВТИ ЛВС от помех по сети электропитания.
Разряд молнии в землю на удалении 200 метров от вычислительного центра в Иваново вывел из строя несколько десятков персональных компьютеров, мониторов и принтеров, защищенных ИБП. Характер повреждения — многочисленные пробои и повреждение компонентов, в блоках питания взорвались проводники печатных плат. При этом компьютеры бухгалтерии, защищенные трансфильтрами «ЭМСОТЕХ», сохранили работоспособность.
Пожар в магазине «Детский мир» и одновременное с ним самовозгорание защищенных с помощью ИБП компьютеров в Политехническом музее Москвы из-за перенапряжения в сети электропитания являются общеизвестными фактами.
На одном из крупных предприятий Санкт-Петербурга мощный ИБП воздействием перенапряжений был выведен из строя в первые недели эксплуатации, оставив без резервного электроснабжения большой ВЦ.
В здании РАО ЕЭС России произошла авария ИБП мощностью 30 кВА. Экспертиза повреждений, возникших в результате аварии, показала следующее: перенапряжение (наиболее вероятно — разряд молнии) привело к пробою каркаса дросселя по цепи «обмотка — магнитопровод» (каркас пластмассовый с электрической прочностью не менее 6 кВ). Искровым разрядом была повреждена изоляция проводников обмотки, что привело к возникновению межвиткового замыкания с последующим перегревом и разрушением дросселя и выходом из строя ИБП. Процесс повреждения изоляции перенапряжением и межвитковое замыкание были существенно разнесены во времени. Изоляция была повреждена в грозовой период, а межвитковое замыкание возникнуть позднее, в период интенсивной работы ИБП от аккумуляторной батареи.
На одном из крупных нефтеперерабатывающих заводов коммутационное импульсное перенапряжение возникло из-за однофазного короткого замыкания и привело к несанкционированному включению байпаса мощного ИБП, сбою в его работе, возрастанию до опасных пределов напряжения на конденсаторах инвертора и аварийной остановке ИБП на 10-15 секунд. Так как ИБП обеспечивал электроэнергией нагрузку по I особой категории, то ущерб от аварии был многомиллионным.
ИБП — это защита от исчезновения напряжения и провалов напряжения, на долю которых приходится не более 5. 10% всех сбоев в работе электронного оборудования, и которые обыкновенно не выводят электронику из строя. Основная доля сбоев в работе компьютеров и их повреждений (до 95%) приходится на незаметные невооруженным взглядом импульсные помехи.
Переоценка помехозащитных свойств ИБП может стоить дорого. В Тюмени разряд молнии вблизи от вычислительного центра вывел из строя около 100 компьютеров и их периферийное оборудование. Защита компьютеров обеспечивалась ИБП. Все ИБП (около 50 штук) вышли из строя, часть из них воспламенилась, несколько штук буквально взорвались с разрушением металлического корпуса.
Для сведения проектантов и знатоков электротехники
Промышленные ИБП (категория исполнения С3) западных производителей выдерживают по входу и выходу перенапряжения в соответствии с IEC 62040-2, табл. 6. Согласно этому стандарту ИБП по входу и выходу переменного тока может выдерживать без повреждений (сбои в работе допускаются) радиопомехи до 10 В с частотой 0,15-80 МГц; наносекундные импульсные помехи до 2 кВ; микросекундные импульсные перенапряжения (1/50 мкс, 8/20 мкс) до 1 кВ в цепи «провод-провод» и до 2 кВ в цепи «провод-земля». Причем испытания на микросекундные импульсные перенапряжения проводятся в отношении ИБП с током более 63 А.
Параметры имитатора для испытаний ИБП описаны в IEC 60950-1, табл. 1. Согласно этим нормам емкость конденсатора имитатора составляет 1 мкФ, а импеданс имитатора равен 40 Ом. То есть ток в цепи «провод-провод» ограничен значением 25 А, а в цепи «провод-земля» значением 50 А. Для целей грозозащиты следует ориентироваться на значения тока 20000 А и более. После сравнения этих значений не требуется доказывать тезис о необходимости защиты ИБП от перенапряжений.
Насколько серьезной должна быть защита?
Конденсатор имитатора для испытаний ИБП по IEC 60950-1 емкостью 1 мкФ, заряженный до 1 кВ (цепь «провод-провод») и до 2 кВ (цепь «провод-земля») имеет энергию соответственно 0,5 Дж и 2 Дж. Импульс тока от разряда молнии 20 кА (10/350 мкс) имеет энергию около 100 000 Дж. То есть схема защиты от грозовых перенапряжений, установленная до ИБП, должна уменьшить энергию перенапряжения по цепи «провод-провод» в 200 000 раз и по цепи «провод-земля» в 50 000 раз.
Для того чтобы ИБП на протяжении всего срока эксплуатации исправно выполнял свою основную функцию — защищал нагрузку от чрезмерного снижения и исчезновения напряжения в сети электропитания, он должен быть надежно защищен по входу с помощью комплексных помехозащитных устройств.
Статья подготовлена специалистами ЗАО «ЭМСОТЕХ» и размещена на сайте с их любезного разрешения.
Перепады и скачки напряжения в российских электросетях отнюдь не редкость. Они могут вывести из строя дорогостоящую технику и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения таких последствий на рынке представлены различные устройства защиты от скачков напряжения.
Из данной статьи Вы узнаете: каковы причины перепадов напряжения, чем они опасны, какие существуют устройства защиты и в каких случаях они используются.
Содержание
Высокий уровень развития современных технологий позволил оснастить наше жилье высокотехнологичной бытовой техникой, которая экономит время, облегчает труд и упрощает жизнь. В подавляющем большинстве квартир и жилых домов обязательно найдутся автоматические стиральные и посудомоечные машины, микроволновки, холодильники, аудио- и видеоаппаратура, персональные компьютеры, а также другие электроприборы, реализованные на основе электронных компонентов и имеющие цифровые алгоритмы управления.
С ростом функциональности, эффективности и удобства эксплуатации растут и требования таких устройств к питающему напряжению, показатели которого, к сожалению, далеко не всегда соответствуют действующим стандартам качества электроэнергии.
По ряду причин, речь о них пойдет ниже, в электрических сетях могут возникать либо резкие колебания (скачки) напряжения, либо его длительные отклонения как в большую, так и в меньшую сторону. И то, и другое приводит не только к сбоям в работе или выходу из строя дорогостоящей бытовой техники, но и представляет реальную угрозу для безопасности жизни и здоровья людей.
Допустимые отклонения сетевого напряжения по ГОСТ
Стандартный уровень напряжения однофазной электросети в нашей стране составляет 230 В – именно на это номинальное значение рассчитана вся современная бытовая техника. Согласно требованиям ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), определяющего нормы качества электроэнергии, расхождение с данной величиной не должно превышать ±10%. Таким образом, применительно к однофазной домашней сети диапазон предельно допустимого напряжения составляет 207-253 В.
Крайние значения из этого диапазона, не говоря уже о больших отклонениях, губительно влияют на многие современные электроприборы, в особенности на те, которые не имеют в своём составе импульсного блока питания. При этом следует понимать, что неисправность бытовой техники, вызванная некачественным электропитанием, не будет считаться гарантийным случаем – производитель, как правило, оговаривает подобные ситуации следующим образом: «Гарантия не распространяется на изделие, вышедшее из строя по причине повышенного/пониженного входного напряжения».
Причины и последствия перепадов напряжения в сети
Причины возникновения колебаний и резких перепадов сетевого напряжения чаще всего следующие:
- Недостаточная мощность и общий износ подстанций, которые не всегда соответствуют фактическому потреблению электроэнергии, в результате чего сеть работает с перегрузкой и постоянными сбоями.
- Плохое состояние инфраструктуры энергетического комплекса, являющееся причиной частых аварий и ухудшения общего качества электроэнергии.
- Несимметричное (неравномерное) распределение нагрузки, вызывающее перекос фаз и скачок напряжения в однофазной сети.
- Атмосферные явления, например, попадание разряда грозовой молнии в линию электропередач или обрывающий провода ледяной дождь.
- Человеческий фактор. Короткие замыкания и перенапряжения часто возникают вследствие некорректного подключения или умышленного вандализма.
- Включение мощных нагрузок, приводящее к падению сетевого напряжения (при отключении таких нагрузок наблюдается обратная картина – резкий рост сетевого напряжения).
Небольшие перепады напряжения в сети снижают, в первую очередь, эффективность осветительного и нагревательного оборудования. Кроме того, они могут повлечь за собой сбои в работе и остальных электроприборов, в особенности тех, которые имеют электронное управление (газовые котлы, стиральные машины, кухонная техника и т. п.).
Куда более плачевные последствия вызывают значительные сетевых отклонения: даже кратковременные провалы или скачки напряжения довольно часто становятся причиной сокращения срока службы бытовой техники, а в худшем случае и её моментального выхода из строя.
Наиболее опасны перенапряжения – резкие и сильные броски сетевого напряжения в большую сторону (на десятки и сотни вольт), такое явление практически всегда губительно для любого электрооборудования.
Спасут ли пробки или автоматы?
Автоматические выключатели и их более ранние аналоги, предохранительные пробки, являются устройствами защиты от коротких замыканий и длительных перегрузок. Их защитное срабатывание происходит только при недопустимо длительном по времени превышении током в цепи определённого значения, которое во время сетевого перепада может быть и не достигнуто.
В итоге пробки и автоматы либо вообще не сработают, либо сработают через длительный промежуток времени, поэтому такие изделия вряд ли можно рассматривать в качестве серьёзной защиты от сетевых скачков и колебаний.
Как защитить технику от скачков напряжения?
Для того, чтобы в условиях нестабильной электросети гарантировать безопасное и надёжное функционирование своей бытовой техники необходимо принять определённые меры защиты. Они заключаются в установке и правильной эксплуатации специального устройства, нейтрализующего скачки напряжения и другие негативные сетевые явления.
Рассмотрим основные типы данных устройств.
Сетевой фильтр
Основное назначение этого прибора определяется его названием: фильтрация и сглаживание приходящих из сети помех. При наличии в составе варистора он будет защищать и от экстремальных перенапряжений.
Следует понимать, что сетевой фильтр не обеспечивает коррекцию напряжения, следовательно, при сетевых отклонениях как хронических, так и резких прибор будет неэффективен.
Реле контроля напряжения (РКН)
Основная задача такого реле заключается в своевременном обесточивании подключенного оборудования при выходе питающего напряжения из определённого диапазона. Причем границы максимально допустимого и минимально допустимого значения пользователь задаёт самостоятельно.
РКН отличаются компактностью, достаточным токовым номиналом и удобным исполнением, позволяющим размещать их непосредственно в вводном щитке и использовать для защиты сразу всей домашней электросети.
Из недостатков можно назвать не самую эффективную защиту от значительных импульсных перенапряжений, а также неспособность повышать качество сетевого напряжения.
Читайте также: