Як захистити техніку від стрибків напруги

Навіть у звичайних умовах варто потурбуватися про те, щоб електротехніка отримувала стабільну напругу. Але зараз, коли вимкнення мережі відбуваються регулярно, це стає ще важливішим. В попередньому матеріалі “В енергетиці немає магії” вже було детально розглянуто, яким чином можна забезпечити енергонезалежність квартири чи будинку при відключеннях — тепер же варто доповнити історію описом того, що можна зробити від стрибків напруги, які становлять серйозну загрозу для побутової техніки.

Стандартна напруга в Україні встановлюється ДСТУ EN 50160:2014 «Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах загальної призначеності». В ньому сказано наступне:

Стандартна номінальна напруга Uн для мереж низької напруги загального призначення має значення 220 В між фазним і нульовим проводом або між фазними проводами:

• для трифазних чотирипровідних мереж: Uн = 220 В між фазним та нульовим проводом;
• для трифазних трипровідних мереж: Uн = 220 В між фазними проводами.

Зміна напруги не повинна перевищувати ± 10 % від величини номінальної напруги.

Відповідно, нормою є діапазон 198-242 В і, зазвичай, так воно й буває. Стрибки напруги за межі нормального діапазону виникають з різних причин. При нормальній експлуатації й у місцях, де електромережа сама по собі надійна (а не така, як іноді буває у сільській місцевості), серйозні стрибки — це ексцес. Наприклад, через коротке замикання, чи пошкодження ізоляції, чи удар блискавки… Інакше кажучи, вже якась аварійна ситуація.

Сумлінний домогосподар постарається захистити своє майно й від таких випадків, але це як страхування життя — процедура, якою турбуються не всі. От тільки зараз, коли є відключення, ситуація інша і турбуватися треба вже всім. Бо само по собі кожне вимкнення та увімкнення мережі несе ризик стрибка напруги, так само як і раптові зміни навантаження (коли споживачі вмикають багато техніки одночасно), так само як і перевантаження мережі… Звісно, висока напруга в мережі складає більшу проблему, ніж низька, тож захистом від перенапруги переймаються більше, ніж захистом від недостатньої напруги — втім, є виключення.

Вся існуюча система захисту від стрибків напруги є глибоко ешелонованою, починаючи з національного рівня і закінчуючи автоматичним вимикачем (“автоматом”) біля кожного сучасного лічильника у кожного споживача. На це є й державні стандарти, й інструкції НКРЕКП (Національної комісії, що здійснює державне регулювання у сферах енергетики та комунальних послуг). Але цього недостатньо. Є декілька засобів, які допоможуть врятувати техніку від стрибків напруги та, як і вищому на рівні, бажано їх комбінувати, щоб досягти найкращого результату.

Реле напруги для монтажу в DIN-рейку

Реле напруги слугує основним пристроєм захисту будинку. При відхиленні напруги від норми реле автоматично відключає обладнання від мережі. Його встановлюють на вхідний кабель перед усіма приладами, забезпечуючи першу лінію захисту. Реле захисту від стрибків напруги мають кілька переваг над звичайними автоматичними вимикачами.

Вони спеціально призначені для захисту від перенапруги, а не тільки від перевантаження по струму. Реле мають більш точні та налаштовувані параметри спрацювання, що дозволяє забезпечити оптимальний захист. Вони захищають від різних типів аварій в електромережі, не обмежуючись лише струмовим захистом. Сучасні реле оснащені функціями діагностики стану електромережі, що допомагає вчасно виявляти проблеми. Крім того, реле захисту мають більш надійну конструкцію, розраховану на тривалу роботу в складних умовах.

Пристрій захисту від імпульсних перенапруг

Так само на вході живлення встановлюється пристрій захисту від імпульсних перенапруг (ПЗІП, він же “розрядник”, він же “блискавкозахист”). ПЗІП захищають від потужних і швидких стрибків напруги, наприклад, при ударі блискавки. Вони здатні справлятися з серйозними потужностями, достатніми для живлення цілого будинку.

Реле напруги з підключенням у розетку

Реле напруги у вигляді пристрою, що вмикається в розетку допомагає захистити найніжнішого споживача в господарстві — це холодильник! Проблема з ним не стільки у самих стрибках напруги, скільки в тому, що він виходить з ладу, якщо часто вмикати та вимикати двигун (те саме стосується кондиціонерів, де конструкція така сама, а також пральних машин — в них електродвигун робить іншу справу, але так само вразливий до роботи ривками). Тож для надійної роботи цих трьох пристроїв потрібно реле, яке буде робити наступне:

• вимикатися нижче 170 та вище 250 В;
• вмикатися не раніше, ніж через 5 хвилин після відновлення напруги у вказаних межах (тобто, якщо за ці 5 хвилин напруга знов вийде за діапазон, то таймер починає свій відлік з початку).

Типовий мережевий фільтр

Доречі, ці потужні прилади бажано вмикати саме в розетки, а не в подовжувачі. А от для комп’ютерної чи аудіовідеотехніки найкращим простим захистом стане мережевий фільтр, який часто плутають з власне подовжувачем. Різниця проста: подовжувач буквально є просто “розгалужувачем розетки з додатковим дротом”, в той час, як у мережевий фільтр вбудована система захисту у вигляді металооксидного варистора (MOV). Цей компонент має тришарову структуру: посередині розташований металооксидний матеріал, а з обох боків він з’єднаний з лінією живлення та заземлення через напівпровідники.

MOV працює за простим, але ефективним принципом. За нормальних умов він має високий опір і не впливає на протікання струму. Однак, коли напруга різко зростає, опір MOV значно знижується. У цьому стані він швидко відводить надлишковий струм на заземлення, захищаючи підключені пристрої від потенційних ушкоджень. Таким чином, MOV діє як автоматичний перемикач, який активується лише при небезпечних рівнях напруги та захищає всіх споживачів, які під’єдналися до розеток мережевого фільтра. При покупці важливо не плутати мережевий фільтр з подовжувачем — іноді, подовжувачі теж мають кнопку вимкнення та світлодіодний індикатор роботи, але при цьому захисту не дають!

Імпульсний стабілізатор у переносному виконанні (потужністю 500 Вт)

Для того, щоб уникнути самої проблеми зі стрибком — для конкретного споживача чи для всієї будівлі, можна використовувати інверторні стабілізатори напруги, що забезпечують стабільну подачу струму, коригуючи напругу в реальному часі. Вони надійно захищають техніку від перепадів напруги, постійно адаптуючись до змін в електромережі.

Відповідно, сам стабілізатор все ще потребує описаного вище захисту “на вході”, але пристрої на виході просто отримують напругу, максимально наближену до стандартних 220 В. Таким чином можна вирішити, наприклад, проблему з зарядкою станцій Bluetti, які відомі своєю вибагливістю до напруги. Звісно, чим потужнішим є стабілізатор, тим він більший за розміром і дорожчий.

Імпульсний стабілізатор у стаціонарному виконанні

Варто нагадати, що велика кількість техніки може працювати в діапазоні від 100 до 240 В тому, що всередині все одно живлення відбувається від низької напруги (зазвичай, від 5 до 20 В) та постійного струму. Тож блок живлення смартфона чи ноутбуку спокійно може споживати навіть 100 В з мережі й все ще видавати потрібні параметри “на вихід”, працюючи таким чином і як трансформатор, і як стабілізатор.

Це також дозволяє використовувати одні й ті самі зарядні пристрої по всьому світу незалежно від місцевого стандарту напруги. Відповідно, їм все ще потрібен захист від перенапруги, але майже не критичне зниження напруги нижче європейського 220-вольтового стандарту. А от більш потужна побутова техніка американського стандарту (110 В), якщо імпортована в Україну, вимагає в наших умовах зовнішній трансформатор, який буде перетворювати 220 В з мережі у потрібні 110 В. І такий трансформатор теж бажано захищати від стрибків напруги, бо він видає банальні 50% вхідної напруги, не стабілізуючи її.

ДБЖ мають багато форм

Нарешті, джерела безперебійного живлення (ДБЖ) також підходять не тільки для власне живлення при короткочасних відключеннях електроенергії, а й для стабілізації напруги. Однак вони самі вразливі до надвисоких стрибків напруги, тому важливо передбачити додатковий захист в електрощитку. Вибір ДБЖ виходить за межі цієї статті, але саму цю їх функціональність варто було відмітити.

***

Пам’ятайте, що правильний вибір та встановлення захисних пристроїв вимагає врахування особливостей вашої електромережі та обладнання. У складних випадках рекомендується звернутися до фахівця-електрика для отримання професійної консультації та допомоги у виборі оптимального рішення. Якісний захист від стрибків напруги – це інвестиція в довговічність та безпеку вашої побутової техніки та електронних пристроїв навіть у мирні часи, а зараз є практично обов’язковою вимогою, якщо не хочеться втратити коштовну техніку.