В каждом доме есть дорогостоящая электронная техника. Любые приборы на полупроводниковых элементах имеют слабую изоляцию. Так что небольшое повышение напряжение может сжечь электронику. Часто изменение напряжения в бытовых сетях происходит импульсно, то есть напряжение резко повышается на доли секунды, а потом возвращается до нормального уровня. Импульсы напряжения бывают грозовые и коммутационные. Грозовые скачки напряжения появляются при ударах молний прямо в электроустановку или линию передачи, или же близко возле них. Грозовые разряды могут причинить вред бытовым сетям, даже если удар в электросеть произойдет на удалении до 20 км. Коммутационные скачки напряжения создаются при коммутации электрооборудования с реактивными элементами. То есть при включении оборудования, которое построено с использованием большого количества конденсаторов, а также имеет мощные катушки индуктивности и трансформаторы. Самые высокие коммутационные скачки напряжения создают электродвигатели и конденсаторные батареи. Для обеспечения надежной защиты от импульсных напряжений должны быть обеспечены три ступени защиты в сетях до 1000 В. В каждой ступени защиты применяются разные по конструкции и по параметрам устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Первая ступень защиты должна быть установлена на понижающей подстанции или непосредственно у входа в здание. В качестве УЗИП применяются чаще всего разрядники иногда и мощные варисторы. Режимы работы УЗИП первой ступени самые тяжелые – величины импульсных токов 25-100 кА, крутизна фронта волны 10/350 мкс, длительность фронта волны 350 мкс. Быстросъемные УЗИП с ножевыми контактами здесь практически не применяются. Потому что импульсные токи величиной 25-50 кА, при разряде молний, создают огромные электродинамические силы, которые легко вырывают съемные части устройства. Кроме того, при разрывании соединения, через воздушный зазор зажигается плазменная дуга, разрушающая ножевые контакты. Наиболее предпочтительно на первом участке применять воздушные разрядники. Тем более что серийно варисторы для импульсных токов свыше 20 кА не выпускаются. Так как мощные варисторы делаються с большими выводами, которые выполняют роль радиаторов, рассеивая чрезмерное тепло. Вторая ступень защиты необходима для удаления остаточных, меньших по амплитуде, импульсов после первой ступени. Каждый хозяин дома сам определяет, нужна эта ступень защиты или нет. Устанавливается защита на вводе электричества в дом, в отдельном электрощите. В качестве УЗИП для второй ступени используются защитные элементы с ножевыми контактами. Внешне защитные элементы с ножевыми контактами представляют собой две отдельные части. Одна часть – гнездо с ножевыми контактами, которое закрепляется на DIN-рейку в электрощите. Другая часть – съемный модуль, который является непосредственно варистором. Защитный варистор должен выдерживать импульсные токи в границе 15-20 кА, с крутизной волны 8/20 мкс. Съемные модули могут быть оснащены индикатором срабатывания, по которому можно определить исправность устройства. Более дорогие модели имеют терморасцепители в своей конструкции, защищающие от перегрева варистор, при длительном протекании импульсных токов. Третья ступень защиты устанавливается внутри всех электронных бытовых приборов. В качестве УЗИП для бытовых электроприборов применяются только небольшие варисторы, рассчитанные на крутизну волны 1,2/50 мкс, 8/20 мкс и на импульсные токи до 15 кА. Варисторы с монтажными выводами припаиваются внутри прибора на плату или закрепляется отдельно и подключаются отдельными проводами. Схема включения. Все варисторы подключаются параллельно нагрузке, правильнее их будет включать между фазовым проводом и проводом заземления. В трехфазной сети, при подключении нагрузки «звездой», варисторы включаются между каждой фазой и проводом заземления. А при подключении нагрузки «треугольником», варисторы устанавливаются между фазами. Варисторы, как нелинейные элементы, при повышенном напряжении резко уменьшают свое сопротивление практически до нуля, и поэтому не могут длительно выдерживать повышенные импульсные токи. Поэтому рекомендуется защитить УЗИП второй ступени защиты плавкими предохранителями, которые нужно подключить последовательно с устройством защиты в разрыв фазового провода. Правильно выбирать варисторы по напряжению срабатывания. При этом напряжении элемент снижает свое сопротивление и гасит опасное импульсное напряжение. Информация о напряжении срабатывания и о крутизне волны импульса наноситься на поверхность варистора или указывается в техническом паспорте к нему. В тандеме с данной статьей полезно ознакомиться с видео-дополнением: УЗО — ошибки при подключении volt-index.ru Чтобы быть уверенным в надежном функционировании разрабатываемого устройства, нужно уже на ранних этапах разработки продумать подавление скачков напряжения. Это может быть комплексной задачей, потому что электронные компоненты очень чувствительны к переходным процессам. Разработчик должен определить тип угрозы, из-за которой могут возникать скачки напряжения, и то, каким стандартам должно соответствовать устройство, исходя из области его применения. Варисторы чаще всего применяются для подавления скачков напряжения в первичных цепях. Компаний-производителей варисторов на рынке немало. Рассмотрим различные типы варисторов, остановимся на их физической сущности и сравним варисторы лидера рынка защитных компонентов – компании Littelfuse – с варисторами других популярных производителей – Epcos и Fenghua. Варистор – электронный прибор, сопротивление которого нелинейно меняется с изменением подаваемого на него напряжения, его вольт-амперная характеристика (ВАХ) схожа с ВАХ двунаправленных диодов Зенера. Варистор состоит, в основном, из оксида цинка ZNO с небольшим содержанием висмута, кобальта, магния и других элементов. Варистор из оксида металла (Metal Oxide Varistor или MOV) спекается в процессе производства в керамический полупроводник с кристаллической микроструктурой, которая позволяет рассеивать очень большие энергии, поэтому варисторы часто используются для защиты от скачков напряжения, вызванных ударами молний, связанных с переходными процессами, с индуктивными нагрузками, электростатическими разрядами в цепях переменного и постоянного тока, а также в промышленных линиях питания. Помимо этого, варисторы используются в сетях с постоянным напряжением, например, в низковольтных источниках питания или автомобильных цепях. Процесс производства варисторов позволяет придать им разнообразную форму. Однако наиболее распространенным форм-фактором варисторов является диск c радиальными выводами. Тело варистора представляет собой изотропную гранулярную структуру оксида цинка ZnO (рисунок 1). Гранулы отделены друг от друга, и их граница разделения имеет ВАХ, схожую с p-n-переходом в полупроводниках. Эти границы при низких напряжениях имеют очень низкую проводимость, которая нелинейно увеличивается с увеличением напряжения на варисторе. Рис. 1. Фотография гранулярной структуры варистора, сделанная с помощью электронного микроскопа Симметричная ВАХ показана на рисунке 2. Благодаря ей варистор отлично справляется с подавлением скачков напряжения. Когда они появляются в цепи, сопротивление варистора уменьшается во множество раз: от почти непроводящего состояния до высокопроводящего, уменьшая импульс напряжения до безопасного для цепи значения. Таким образом, потенциально опасная для элементов цепи энергия входного импульса напряжения абсорбируется варистором и защищает компоненты, чувствительные к скачкам напряжения. Рис. 2. Симметричная ВАХ варистора В местах соприкосновения микрогранул варистора возникает эффект проводимости. Так как количество гранул в объеме варистора очень велико, абсорбируемая варистором энергия значительно превышает энергию, которая может пройти через единичный p-n переход в диодах Зенера. В процессе прохождения тока через варистор весь проходящий заряд равномерно распределяется по всему объему. Таким образом, количество энергии, которую может абсорбировать варистор, напрямую зависит от его объема. Величина рабочего напряжения варистора и максимального тока зависят от расстояния между электродами, между которыми находятся гранулы оксида цинка. Однако есть множество других технологических моментов, которые обуславливают эти электрические параметры: технология гранулирования и спекания, влияющая на размер гранул и их площадь соприкосновения, присоединение металлических выводов, покрытие варистора, легирующие добавки. Например, диапазон рабочих температур дисковых варисторов зависит от типа покрытия диска: у варисторов с эпоксидным покрытием диапазон -55…85°С, у фенолового покрытия, встречающегося у варисторов Littelfuse серии C-III, этот диапазон расширен до 125°С. Также расширенный диапазон рабочих температур имеет большинство серий варисторов для поверхностного монтажа. Рассмотрим подробнее принцип работы варистора. В его корпусе между металлическими контактами находятся гранулы со средним размером d (рисунок 3). Рис. 3. Схематическое изображение микроструктуры металл-оксидного варистора Токопроводящие гранулы оксида цинка со средним размером гранулы d разделены между собой межгранулярными границами. При разработке варистора для заданного номинального напряжения Vn основным параметром является количество гранул n, заключенных между контактами, что, в свою очередь, влияет на размер варистора. На практике его материал характеризуется градиентом напряжения В/мм, измеренном в коллинеарном направлении с нормалью к плоскости варистора. Для контроля состава и условий производства градиент должен быть постоянным. Так как физические размеры варистора имеют определенные пределы, то сочетание примесей в составе прибора позволяет достичь заданного размера гранул и нужного результата. Фундаментальным свойством ZnO-варистора является его практически постоянное падение напряжения на границах гранул во всем объеме. Наблюдения показывают, что вне зависимости от вида варистора, падение напряжения на границе соприкосновения гранул всегда составляет 2…3 В. Падение напряжения на границах гранул не зависит и от размера самих гранул. Таким образом, если опустить разные способы производства и легирования оксида цинка, то напряжение варистора будет зависеть от его толщины и размера гранул. Эта зависимость может быть легко выражена в следующем виде (формула 1): где d – средний размер гранулы. Учитывая получаем данные, представленные в таблице 1. Таблица 1. Зависимость структурных параметров варистора от напряжения Напряжение варистора Vn – это напряжение на вольт-амперной характеристике, где происходит переход из слабопроводящего состояния на линейном участке графика в нелинейный режим высокопроводящего состояния. По общей договоренности для стандартизации измерений был выбран ток 1 мА. Несмотря на то, что варисторы могут за несколько микросекунд абсорбировать большое количество энергии, они не могут продолжительно находиться в проводящем состоянии. Поэтому в некоторых случаях, когда, например, напряжение в сети на продолжительное время увеличивается до уровня срабатывания, варистор начинается сильно греться. Его перегрев может закончиться возгоранием (рисунок 4). Для защиты от этого стали применяться термисторы. Варистор со встроенным термистором защищен от перегрева, что продлевает его срок службы и защищает устройство от возможного возгорания. Рис. 4. Результат увеличения напряжения в сети на продолжительное время Проведем сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства компаний Littelfuse, Epcos и Fenghua с рабочим напряжением 250 и 275 В (АС rms) и диаметром диска 10, 14 и 20 мм. Как видно из таблицы 2, рассеиваемая варистором энергия зависит не только от его размеров, но и от технологии производства и материалов, которые использованы для выпуска серии. Заметим, что серия индустриального класса С-III производства компании Littelfuse вышла на первое место, серия UltraMOV тоже показала очень высокие характеристики, оказавшись на уровне конкурентов – серии Advanced производства Epcos. Также можно отметить, что варисторы C-III при меньшем габарите (D = 14 мм) имеют большую энергию рассеивания, чем стандартные серии конкурентов, имеющие большие размеры (D = 20 мм), а разница в рассеиваемой энергии между качественными варисторами в корпусе D = 20 мм и стандартными варисторами в корпусе D = 10 мм может отличаться на порядок. Таблица 2. Сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства компаний Littelfuse, Epcos и Fenghua Обзор варисторов производства компании Littelfuse c разбивкой на серии и области применения представлен в таблице 3. Таблица 3. Области применения варисторов Littelfuse Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка. Рубрика: примеры применений Метки: C-III, EPCOS, Fenghua, Littelfuse, варистор, варисторы, варисторы C-III, варисторы серии C-III, защита от скачков напряжения, НЭ, серия C-III
Компания Littelfuse является ведущим мировым производителем компонентов и устройств для защиты электрических и электронных цепей любого рода. Поставляемые компанией компоненты и системы, во многих случаях являются жизненно важными для устройств в практически всех отраслях и видах продукции: от бытовой электроники и автомобилей до электроэнергетики. Littelfuse предлагает наиболее широкий и полный спектр компонентов и систем защиты цепей на рынке электронных компонентов. Компания расширяет и н ...читать далее www.compel.ru Читать все новости ➔ Они могут быть вызваны различными электромагнитными помехами, связанными с грозовыми разрядами, "перекосом" напряжений на фазах в жилых помещениях, а также различными переходными процессами. Кратковременное повышение напряжения вызывает повреждение электроприборов, в первую очередь блоков питания электронных устройств (так например, перегорание проводов первичной обмотки трансформаторов в дешевых китайских блоках питания). На практике, для защиты элементов цепи от импульсных перенапряжений используют RC-цепочки, LC-фильтры, а также специальные устройства, называемые разрядниками. Разрядники обычно подключаются параллельно защищаемому оборудованию и представляют собой нелинейные резисторы с высоким сопротивлением в обычном состоянии (рабочее открытое состояние), и резко уменьшенным после приложения импульса напряжения. К числу разрядников обычно относят: -газонаполненные (искровые)разрядники; -кремниевые ограничительные диоды, стабилитроны; -варисторы. Самым дешевым способом защиты от повышенного напряжения является применение варисторов. ( Варистор [англ. varistor, от vari (able) - переменный и (resi) stor - резистор] полупроводниковый нелинейный резистор. Принцип защиты схемы варистором (см. рис. ниже ) состоит в резком уменьшении его внутреннего сопротивления до долей Ом при возникновении импульса напряжения, и соответствующее шунтирование защищаемого объекта. Результатом является резкое увеличение тока, протекающего через варистор. Обозначение варистора расшифровывается: S - дисковый варистор; 10K - диаметр диска в мм; 275 - допустимое при нормальной работе действующее значение переменного напряжения в вольтах (пиковый ток такого варистора- 2500 ампер в течение короткого промежутка времени). Штепсельная вилка закрывается и вставляется в свободную розетку, расположенную ближе к вводу в квартиру. При нормальном напряжении в электросети ток через варисторы практически отсутствует. Но при перенапряжении варисторы играют роль перемычки и вызывают короткое замыкание в сети, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя ("автомата") на вводе в жилое помещение и отключение ее от повышенного напряжения. При этом варисторы могут выйти из строя (спасая при этом электроприборы ), поэтому необходимо убедиться в их целостности после подобного инцидента. meandr.org Содержание: В конструкцию всех современных бытовых приборов входят чувствительные электронные компоненты. В результате, несмотря на все положительные качества и высокие технические характеристики, данное оборудование крайне отрицательно реагирует на перепады напряжения. Подобные скачки присутствуют во всех электрических сетях и полностью устранить их практически невозможно. Поэтому, чтобы сберечь дорогостоящую технику, требуется устройство защиты от перенапряжения. В момент перепада напряжения в электрических сетях его амплитуда изменяется на короткий промежуток времени. После этого она быстро восстанавливается с параметрами, приближенными к начальному уровню. Подобный импульс электрическим током продолжается буквально в течение нескольких миллисекунд, а его возникновение обусловлено следующими причинами: Опасность последствий от перенапряжений наглядно отражается на рисунке, где грозовой и коммутационный импульсы существенно отличаются от номинального сетевого напряжения. Изоляционный слой в большинстве проводов рассчитан на значительные перепады и пробоев обычно не случается. Часто импульс действует очень недолго и напряжение, проходя через блок питания и стабилизатор, просто не успевает подняться до критического уровня. Иногда слой изоляции сети 220 В может не выдержать возрастающего напряжения. В результате случается пробой, сопровождающийся появлением электрической дуги. Для потока электронов образуется свободный путь в виде микротрещин, а проводником служат газы, наполняющие микроскопические пустоты. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, под действием которого токопроводящий канал расширяется еще больше. Из-за постепенного нарастания тока, срабатывание защитной автоматики немного запаздывает, и этих нескольких мгновений вполне хватает, чтобы вывести из строя в частном доме всю электропроводку. Особую опасность представляют повышенное и пониженное напряжение, находящееся в таком состоянии долгое время. В основном это происходит по причине аварийных ситуаций, которые требуется устранить, чтобы ток пришел в норму. Других способов нормализации и каких-либо специальных приборов, защищающих от этого явления, не существует. Как правило, причиной длительных перенапряжений в сетях становится обрыв нулевого провода. В этом случае нагрузка на фазные жилы распределяется неравномерно, что приводит к перекосу фаз, когда разность потенциалов смещается к проводнику с максимальной нагрузкой. Таким образом, неравномерный трехфазный ток, воздействуя на нулевой кабель, находящийся без заземления, способствует концентрации на нем избыточного напряжения. Этот процесс будет продолжаться до полного устранения неисправности или до тех пор, пока линия окончательно не выйдет из строя. Другим опасным состоянием сети является провал или недостаток напряжения. Подобные ситуации очень часто возникают в сельской местности. Суть явления заключается в падении напряжения ниже допустимой величины. Такие проседания представляют серьезную опасность и реальную угрозу для оборудования. Многие современные приборы оборудованы несколькими блоками питания и недостаточное напряжение приводит к кратковременному выключению одного из них. В результате, последует незамедлительная реакция электронной аппаратуры в виде ошибки, выведенной на дисплей, и полной остановки рабочего процесса. Если подобная ситуация сложилась с отопительным котлом в зимнее время года, тогда отопление дома будет прекращено. Устранить проблему возможно с помощью стабилизатора, фиксирующего такие проседания и поднимающего напряжение до номинальной величины. Защита электрической сети от скачков напряжения может осуществляться разными способами. Наиболее распространенными и эффективными считаются следующие: Похожие функции выполняют блоки бесперебойного питания, с помощью которых компьютеры подключаются к домашней сети. Данные приборы не защищают от перенапряжений, они действуют как аккумуляторы, позволяя выполнить нормальное выключение компьютера и сохранить нужную информацию в случае внезапного отключения света. Стабилизировать напряжение это устройство не может. Под действием молнии возникают электрические импульсы. Защита от их негативного воздействия осуществляется путем установки грозозащитного разрядника, используемого совместно с УЗИП – устройством защиты от импульсных перенапряжений. Он также известен, как автомат для защиты от перенапряжения. Кроме того, необходимо обеспечить дополнительную безопасность от электронного потока с параметрами, отличающимися от рабочих характеристик данной сети. Для этих целей используются специальные датчики, используемые с УЗО, и реле защиты от перенапряжения. Назначение и принцип работы данных устройств не такие, как у стабилизатора. Основной функцией обоих компонентов является прекращение подачи электрического тока, когда перепад напряжения превысит максимальное значение, определенное паспортными техническими показателями этих устройств. После того как параметры сети нормализуются, реле включается самостоятельно и возобновляет подачу тока. Защитные системы против грозовых разрядов могут быть устроены разными способами, в зависимости от технических условий. 1. Первый вариант предполагает внешнюю молниезащиту, устанавливаемую дома (рис. 1). В этом случае допускается максимальная сила удара молнии непосредственно в элементы самой системы. Расчетная величина такого тока составит примерно 100 кА. Защититься от мощного импульса при перегрузке возможно с помощью комбинированного УЗИП, который устанавливается внутрь вводного электрического щита и действует как выключатель. Одно такое устройство защитит все оборудование, находящееся в доме. В другом случае внешняя молниезащита отсутствует, а напряжение подается к дому по воздушной линии (рис. 2). Молния ударяет в опору ЛЭП с расчетным током, проходящим через УЗИП, величиной тоже 100 кА. Защитить электрооборудование от мощного импульса помогут специальные устройства с защитой, размещаемые во вводном щите, на стене здания или на самом столбе, в месте ответвления линии. При использовании распределительного щита, защита организуется по такой же схеме, как и в предыдущем варианте. 2. Если же УЗИП устанавливается на столбе, то нецелесообразно применять дифференциальные устройства 3 в 1, поскольку на участке от столба до здания возможно появление наведенных, то есть, повторных перенапряжений. Поэтому будет вполне достаточно прибора класса 1+2, а при расстоянии до дома свыше 60 метров, внутри дома в главный щит дополнительно устанавливается УЗИП 2-го класса. И, наконец, третья ситуация, когда питание дома подается через подземный кабель, в том числе и в сети 380 В, а внешняя молниезащита тоже отсутствует (рис. 3). Максимум, что может случиться – появление наведенных импульсных перенапряжений. Ток молнии не попадет в сеть даже частично. Величина расчетного импульсного тока составляет около 40 кА. Чтобы защитить электрооборудование достаточно УЗИП 2-го класса, установленного во вводный электрический щит. 3. Рассматривая вопросы защиты от перенапряжения сети, следует отметить, что данную функцию в первую очередь должны выполнять организации, отвечающие за электроснабжение. Именно они устанавливают на ЛЭП необходимые защитные устройства. Однако, как показывает практика, это выполняется далеко не всегда, и проблемы защиты дома от перенапряжений вынуждены решать сами потребители. Защита от перенапряжения в сети на подстанциях и воздушных ЛЭП осуществляется с помощью ОПН – нелинейных ограничителей перенапряжения. Основной этих устройств является варистор, имеющий нелинейные характеристики. Его нелинейность состоит в изменяющемся сопротивлении элемента в соответствии с величиной приложенного напряжения. Когда электрическая сеть работает в нормальном режиме, а напряжение имеет свое номинальное значение, ограничитель напряжения в это время обладает большим сопротивлением, препятствующим прохождению тока. Если же при ударе молнии возникает импульс перенапряжения, наступает резкое снижение сопротивления варистора до минимального значения и вся энергия импульса уходит в контур заземления, соединенный с ОПН. Таким образом, обеспечивается безопасный уровень напряжения, и все оборудование оказывается надежно защищенным. Для электрических сетей дома или квартиры существуют компактный блок модульных ограничителей перенапряжений, не занимающих много места в распределительном щитке. Они работают точно так же, как и в линиях электропередачи. Эти приборы подключены к заземляющему контуру или к рабочему заземлению, по которому уходят опасные импульсы. Существуют и другие варианты защиты от перенапряжения в сети. Они широко применяются в быту и считаются одними из наиболее эффективных средств. Отличаются простой конструкцией и доступной стоимостью. Несмотря на свою малую мощность, это устройство вполне способно защитить оборудование при скачках, достигающих 380 вольт и даже 450 вольт. Более высокие импульсы фильтр не выдерживает. Он просто сгорает, сохраняя в целости дорогостоящую электронику. Данное устройство защиты от перенапряжения оборудуется варистором, играющим ключевую роль в обеспечении защиты. Именно он сгорает при импульсах свыше 450 В. Кроме того, фильтр надежно защищает от помех высокой частоты, возникающих при работе сварки или электродвигателей. Еще одним компонентом служит плавкий предохранитель, срабатывающий при коротких замыканиях. В отличие от сетевых фильтров, эти устройства позволяют выполнить нормализацию напряжения дома и привести его в соответствие с номиналом. Путем регулировок устанавливаются граничные пределы от 110 до 250 вольт, и на выходе устройства получаются требуемые 220 В. В случае скачков напряжения и выходе его за допустимые пределы, стабилизатор автоматически отключает питание. Подача напряжения возобновляется лишь после приведения сети к нормальному рабочему режиму. Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. В определенных условиях, например, за городом или в сельской местности, стабилизаторы являются наиболее эффективной защитой от перенапряжения, выступают в качестве единственного варианта, способного выровнять напряжение до установленных норм. Все стабилизирующие устройства, используемые в быту, разделяются на два основных типа. Они могут быть линейными, когда к ним подключается один или несколько бытовых приборов, или магистральными, устанавливаемыми на вводе сети в квартире или во всем здании. electric-220.ru Читать все новости ➔ В статье рассматривается простое устройство для защиты электроприборов от выбросов напряжения в однофазной сети 220 В/50 Гц. Скачки напряжения в питающей сети 220 В/50 Гц представляют значительную опасность для подсоединённых к ней различных электроприборов. Подключенное к осветительной сети оборудование обычно может быть подвержено двум видам повреждений - высоковольтными импульсами напряжения, вызванными, например, грозовыми разрядами, импульсами самоиндукции обмоток мощных электродвигателей или трансформаторами сварочных аппаратов, а также повреждениям из-за повышенного напряжения, вызванными неисправностями в линиях электроснабжения и распределительных цепях. Наиболее подвержено повреждениям оборудование, подключенное к сети 220 В/50 Гц круглосуточно. Чтобы уменьшить вероятность повреждения домашних электроприборов от аномальных напряжений в электросети, можно изготовить несложное компактное устройство. Предлагаемая для повторения конструкция, в первую очередь, предназначена для защиты холодильников и морозильных камер от всплесков напряжения сети, а также снижает уровень передаваемых в сеть электрических помех, создаваемых холодильными агрегатами при включении и выключении компрессора. На рис.1 показана принципиальная схема защитного устройства. Напряжение сети переменного тока 220 В через синфазный дроссель L1 и плавкий предохранитель FU1 поступает на LC-фильтр, реализованный на конденсаторах С1, С2 и дросселе L2. Этот фильтр подавляет в широком диапазоне частот импульсные помехи, как поступающие из питающей сети к нагрузке, так и создаваемые самой нагрузкой, которые, проникая в сеть питания 220 В, могут вызвать сбои в работе электронного оборудования. Рис. 1 Параллельно включенные варисторы RU1-RU3 гасят высоковольтные выбросы в сети питания, которые могут привести к пробою изоляции обмоток электродвигателя холодильного агрегата и (или) повреждению его электронных узлов. В случае если длительность высоковольтного импульса не превышает единиц миллисекунд, относительно мощные варисторы способны поглотить энергию таких импульсов без собственного повреждения. При более длительных повышениях напряжения питания, например, когда из-за аварии в сети электроснабжения напряжение переменного тока повышается до 320...450 В, протекающий через варисторы ток резко увеличивается. Если в течение нескольких десятков миллисекунд не перегорит плавкий предохранитель, то один или несколько варисторов пробиваются, что приводит к перегоранию плавкого предохранителя FU1, фильтр и нагрузка обесточиваются. Применённый тип варисторов открывается при амплитуде напряжения около 470 В, что соответствует действующему значению напряжения сети переменного тока около 335 В. Собственная ёмкость каждого варистора около 900 пФ. При напряжении в питающей сети более 270...290 В, возможен незначительный нагрев корпусов варисторов без их повреждения. Сверхъяркий светодиод синего цвета свечения HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания и исправности фильтра. Резистор R1 разряжает конденсаторы С1, С2 при отключении фильтра от сети. Диод VD2 защищает светодиод от пробоя обратным напряжением, что нередко случается со светодиодами синего и белого цвета свечения при питании от сети переменного тока даже при наличии выпрямительного диода VD1. Конструкция и детали Устройство было собрано в корпусе размерами 110x58x48 мм. Вид на монтаж фильтра показан на рис.2. Все сильноточные цепи выполняют проводом с сечением по меди не менее 0,75 мм2. Конденсаторы применены плёночные импортные, рассчитанные на рабочее напряжение переменного тока 275 В. Рис. 2 Вместо таких конденсаторов можно применить отечественные полиэтилентерефталатные К73-17, К73-24 на рабочее напряжение постоянного тока 630 В ёмкостью 0,1...0,47 мкФ. Резисторы типа ОМЛТ, С2-23, С2-33 мощностью 1 Вт. Диод 1N4007 можно заменить 1N4004-1N4006, КД243Д, КД247Г. Вместо диода 1N4148 можно применить КД510, КД512, КД521, КД522. Светодиод подойдёт любой общего применения, желательно с повышенной светоотдачей, например, RL30, КИПД40, КИПД66. Варисторы FNR-20K471 можно заменить другими, имеющими в маркировке последовательность символов «20К431» или «20N471.20». Например, подойдут варисторы MYG20-471, FNR-20K431, GNR20D431K, LF20K471U, LF20K431U, TVR20471. Поскольку предлагаемая конструкция предназначена для непрерывной круглосуточной работы, применять менее мощные варисторы (меньшего диаметра) нежелательно. Варисторы предпочтительнее смонтировать так, чтобы при необходимости их можно было заменить, не демонтируя монтажную плату из корпуса. Корпус варисторов, для защиты от возгорания, желательно неплотно обернуть тонкой асбестовой бумагой или стеклотканью без пропитки смолой. применение предохранителя на значительно больший ток необходимо по той причине, что в момент включения компрессора примерно в течение 1 с потребляемый холодильной установкой ток в несколько раз больше. Если вы располагаете малогабаритным автоматическим термопредохранителем на ток 3 А (рис.3), то его можно будет включить последовательно с плавким предохранителем (или вместо него), что уменьшит расход плавких предохранителей. Рис. 3 Дроссель L1 представляет собой ферритовый цилиндр длиной 20...30 мм, надетый на питающий провод (рис.4). Дроссель L2 содержит 20 витков, намотанных в один ряд проводом ПЭВ-2 диаметром 0,82 мм на ферритовом кольце 2000НН размерами 25x14x10 мм. Между началом и концом обмотки необходимо оставить зазор около 5 мм. Перед укладкой обмотки сердечник дросселя обматывают лакотканью. Рис. 4 Предохранитель FU1 - любой плавкий на рабочее напряжение переменного тока 250 В и ток 5...8 А. Держатель предохранителя - типа ДП1-ЦМ. Современные холодильники во время работы компрессора потребляют от сети ток 1...2 А, Безошибочно изготовленное из исправных деталей устройство начинает работать сразу и не требует настройки. При эксплуатации устройства следует учитывать, что все его элементы находятся под опасным напряжением сети. Конструкцию также можно использовать для защиты электрооборудования мощностью до 1 кВт. Рассмотренное устройство желательно применять для индивидуальной защиты электроприборов как «последнее звено» совместно с комплексными системами защиты от аномальных сетевых напряжений. Литература Автор: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл. meandr.org Назначение. Для защиты электрической сети от перенапряжения существуют различные приборы, выпускаемые промышленностью в разных странах. А для защиты от кратковременных бросков элементов схем, которые происходят в сети по различным причинам, применяют так называемые варисторы, у которых вольт-амперная характеристика резко меняется при прикладывании к нему величины напряжения, свыше определенного значения на которой рассчитан прибор. В повседневной жизни обычно мы не обращаем внимания, какие проблемы испытывает наше современное электронное оборудование, включенное в электрическую сеть. Для нормального функционирования приборов необходимо качественное напряжение, как по величине, частоте, так и по форме напряжения. Наше современная электронное оборудование стоит достаточно дорого, оно не всегда может противостоять скачкам напряжения, помехам возникающим в сети, поэтому вопросу защиты оборудование от подобного рода воздействий необходимо уделять внимание. Для защиты электронной техники применяются, ограничители перенапряжения, сетевые фильтры, стабилизаторы напряжения. Из статьи авторы: Трегубов С.В., к.т.н.Пантелеев В.А., к.т.н.Фрезе О.Г ..Причиной возникновения грозовых импульсов напряжения являются удары молнии в электроустановку или вблизи нее.По данным материалов полученных в США значения напряжения коммутационных импульсов даже в бытовых сетях могут достигать 20 кВ. Примерно такие же данные приводят японские, французские и другие исследователи. Исследования, проведенные нами по эксплуатации промышленного электрооборудования в сетях 0.4 кВ, позволяют утверждать, что, например, при тяжелых условиях коммутации силовых электродвигателей значение напряжения коммутационных импульсов может превышать 70 кВ. Нет необходимости говорить о последствиях такого воздействия на электрооборудование. Положение часто осложняется тем, что во многих случаях эксплуатация электрических машин производится в тяжелых условиях (загрязнение, увлажнение изоляции, частые пуски и остановки агрегатов), что обуславливает особую уязвимость изоляции электрооборудования из-за ее ускоренного износа и уменьшения электрической прочности.Для защиты оборудования от импульсных напряжений в разных странах применяются вентильные разрядники, RC-цепочки, LC-фильтры и т.д. Однако в последние десятилетия во всем мире наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида признано использование нелинейных полупроводниковых резисторов, называемых варисторами. Отличительной чертой варистора является симметричная и резко выраженная нелинейная вольтамперная характеристика (ВАХ - см. рис.1). За счет этого варисторы позволяют просто и эффективно решать задачи защиты различных устройств от импульсных напряжений. Основной принцип действия варистора весьма прост. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию, т.е. при нормальной эксплуатации он находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме (при отсутствии импульсных напряжений) ток через варистор пренебрежимо мал, и поэтому варистор в этих условиях представляет собой изолятор.При возникновении импульса напряжения варистор в силу нелинейности своей характеристики резко уменьшает свое сопротивление до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее, и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. В этом случае через варистор кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление. Таким образом, включение варистора параллельно электрооборудованию не влияет на его работу в нормальных условиях, но "срезает" импульсы опасного напряжения, что полностью обеспечивает сохранность даже ослабленной изоляции (см. рис 2). Наиболее широкое применение находят варисторы на основе оксида цинка, что обусловлено, во-первых, относительной простотой их изготовления и, во-вторых, хорошей способностью оксида цинка поглощать высокоэнергетические импульсы напряжения. Варисторы изготавливают по обычной "керамической" технологии, включающей в себя прессование варисторов (чаще всего имеющих форму диска или шайбы), их обжиг, нанесение электродов, пайку выводов и нанесение электроизоляционных и влагозащитных покрытий. Такая технология в ряде случаев позволяет предприятиям-изготовителям выпускать варисторы по индивидуальным заказам... Для получения информации о характеристиках используемых варисторных защит, приводим данные выпускаемых изделий промышленностью.Устройством защиты от импульсного перенапряжения АЛЬБАТРОС-220/500 АС обеспечивается: * 8 мкс — длительность нарастания импульса; 20 мкс — длительность спада импульса. По теме полезное. Схема подключения варистора в сетевом фильтре. Советы: Схемы подключения www.110volt.ruЗащита бытовых электроприборов от импульсных перенапряжений. Варисторы для защиты от перенапряжений схема подключения
Варисторы для защиты бытовых электросетей
надежная защита от скачков напряжения
Варисторы – надежное средство для подавления скачков напряжения в первичных электрических цепях. Компания Littelfuse выпускает широкую линейку этих изделий, состоящую из нескольких серий, в числе которых – лидеры отрасли по рассеиваемой энергии, индустриальные варисторы серии C-III.Характеристики варистора
, (1)
,Напряжение варистора Vn, В~ Средний размергранулы, мкм n Градиент, В/ммпри 1 мА Толщина варистора, мм 150 20 75 150 1,5 25 80 12 39 1 
Наименование Производитель Серия D, мм VRMS, В Imax (8/20 мкс), А Wmax (2 мс), Дж V275LA40CP Littelfuse C-III 20 275 10000 320 V250LA40CP Littelfuse C-III 20 250 10000 300 B72220S2271K101, S20K275E2 Epcos AdvanceD 20 275 10000 215 B72220S2251K101, S20K250E2 Epcos AdvanceD 20 250 10000 195 V20E275P Littelfuse UltraMOV® 20 275 6500 190 V20E250P Littelfuse UltraMOV® 20 250 6500 170 B72220S0271K101, S20K275 Epcos StandarD 20 275 8000 151 V275LA20CP Littelfuse C-III 14 275 6500 145 FNR-20K431 Fenghua General 20 275 6500 140 B72220S0251K101, S20K250 Epcos StandarD 20 250 8000 140 V250LA20CP Littelfuse C-III 14 250 6500 135 FNR-20K391 Fenghua General 20 250 6500 130 B72214S2271K101, S14K275E2 Epcos AdvanceD 14 275 6000 110 V14E275P Littelfuse UltraMOV® 14 275 4500 110 B72214S2251K101, S14K250E2 Epcos AdvanceD 14 250 6000 100 V14E250P Littelfuse UltraMOV® 14 250 4500 100 FNR-14K431 Fenghua General 14 275 4500 75 B72214S0271K101, S14K275 Epcos StandarD 14 275 4500 71 FNR-14K391 Fenghua General 14 250 4500 70 V275LA10CP Littelfuse C-III 10 275 3500 70 B72214S0251K101, S14K250 Epcos StandarD 14 250 4500 65 V250LA10CP Littelfuse C-III 10 250 3500 60 B72210S2271K101, S10K275E2 Epcos AdvanceD 10 275 3500 55 V10E275P Littelfuse UltraMOV® 10 275 2500 55 B72210S2251K101, S10K250E2 Epcos AdvanceD 10 250 3500 50 V10E250P Littelfuse UltraMOV® 10 250 2500 50 FNR-10K431 Fenghua General 10 275 2500 45 B72210S0271K101, S10K275 Epcos StandarD 10 275 2500 43 FNR-10K391 Fenghua General 10 250 2500 40 B72210S0251K101, S10K250 Epcos StandarD 10 250 2500 38 Сегмент Типовое применение и примеры Серия Технология SMD-монтаж Низковольтное оборудование, одноплатные устройства Наладонные и портативные приборы, контроллеры, измерительное оборудование, компьютеры, дистанционные датчики, порты ввода/вывода и интерфейсы, медицинское оборудование СН MOV + MA, ZA, RA, UltraMOV, CIII MOV ML, MLE, MLN, MHS MLV + Электросети, сетевые фильтры Источники бесперебойного питания, измерители мощности, источники питания переменного напряжения, LED-драйверы, блоки питания, промышленные источники питания, автоматы, сетевые фильтры, бытовая электроника, управление питанием TMOV, UltraMOV, CIII, LA, HA, HB, HG, HF, DHB, TMOV34S, RA MOV – SM20, SM7, CH MOV + Автомобильная электроника ABS, шины данных, контроллеры электродвигателей, сервоприводы, подушки безопасности, управление зеркалами, стеклоподъемниками, щетками SM7, CH MOV – ZA, LV UltraMOV MOV – AUML, ML, MLE, MLN, MHS MLV + Телекоммуникационное оборудование Сотовые и DECT-телефоны, роутеры, модемы, сетевые карты, защита абонентского оборудования, T1/E1/ISDN, защита шин данных SM7, CH MOV – ZA, LV UltraMOV MOV – SM20, SM7, ML, MLE, MLN, MHS MLV + Мощное индустриальное оборудование Силовые реле, соленоиды, драйверы электродвигателей, источники питания, роботы, большие двигатели/насосы/компрессоры DA/DB, BA/BB, CA, HA, HB, HC, HG, HF, DHB, TMOV34S, CIII, UltraMOV MOV – Литература
Наши информационные каналы
О компании Littelfuse
Защита электронных приборов от перенапряжения
Надежность работы радиоэлектронной аппаратуры во многом определяется качеством питающих электрических сетей, в которых могут иметь место перенапряжения длительностью от сотен миллисекунд до нескольких секунд, провалы напряжения длительностью до десятков миллисекунд, пропадания (отсутствие напряжения более одного периода) и так далее. Частой причиной выхода из строя электронного оборудования, например, блоков питания, является наличие в сети импульсов перенапряжения.
Для защиты электронных устройств (телевизор, компьютер, холодильник и т.д.) в штепсельную вилку монтируются два варистора (см. рис. ниже), например S10K275 фирмы EPCOS (подобные варисторы часто ставят на входе сетевых фильтров, два - для уменьшения энергии, выделяющейся на одном варисторе и повышения надежности).
Возможно, Вам это будет интересно:
Устройство защиты от перенапряжения
Причины возникновения и опасность скачков напряжения
Длительные перенапряжения и провалы из-за недостатка напряжения
Виды и принцип действия защитных устройств
Молниезащита от перенапряжений
Ограничители перенапряжений
Другие виды защитных устройств
Сетевые фильтры
Стабилизаторы
Защита бытовых электроприборов от импульсных перенапряжений
Возможно, Вам это будет интересно:
Варисторная защита, искрогасящие цепи, назначение, технические характеристики, схемы применения.
Применение варисторной защиты, искрогасящие цепи
Технические характеристики
Номинальное напряжение питания нагрузки, В 220 (+10/-15%) Номинальная мощность нагрузки, Вт 500 Наибольший импульсный разрядный ток (импульс 8/20 мкс)*, кА 10 Скорость срабатывания защиты, нс, не более 25 Температурный диапазон эксплуатации, °C -40... +40 Габаритные размеры, мм, не более 50х44х30 Масса, кг, не более 0,02
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: