Все виды защит в компьютерных блоках питания

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.

Автоматы для однофазной сети

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Чем КЗ отличается от перегрузки

Если фазу и ноль электрической сети соединить под напряжением друг с другом не через потребитель, а напрямую, то возникнет короткое замыкание, сокращенно КЗ. Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.

Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.

Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.

Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.

Типичный вид короткого замыкания для жилых квартир — однофазное короткое замыкание, когда фаза смыкается с нулем. Для сетей трехфазных, например в цеху или в гараже, возможно трехфазное или двухфазное короткое замыкание (две фазы между собой, три фазы между собой, или несколько фаз на ноль). Для трехфазного оборудования, такого как асинхронный двигатель или трехфазный трансформатор, характерно межвитковое замыкание, когда витки замыкаются накоротко внутри обмотки статора или внутри обмотки трансформатора, шунтируя остальные рабочие витки и выводя таким образом прибор из строя.

Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции. Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока.

Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.

Выключатели для защиты от короткого замыкания.

Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили понавтыкать множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенный к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.

Вообще тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.

И тепловое старение изоляции наиболее часто возникает именно из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Также нельзя в розетку, на которой указано 250 В 10 А, включать потребителей более чем на 2500 Вт, ибо может начаться перегрев контактов, ведущий к их ускоренному окислению. Для защиты от перегрузок в квартире, а также для мгновенного купирования режима КЗ, используйте автоматические выключатели.

Коротит электропроводка

Еще одной причиной, почему часто выбивает АВ, является короткое замыкание в проводке. Фаза в каком-то месте прикасается к нулю, в результате чего происходит КЗ и автомат выполняет свою вторую защитную функцию – защиту от короткого замыкания. Если все потребители отключены от сети, а срабатывание происходит, нужно полностью проверить проводку. Дело это занимает довольно много времени и, помимо этого, нужно быть внимательным, чтобы найти неисправность.

В первую очередь Вы должны разобрать все розетки и выключатели света, проверить качество подключений жил к клеммам. Если провода болтаются, винтики нужно подтянуть. После розеток переходите к распределительным коробкам. Убедитесь, что соединение проводов в распределительных коробках качественное, нет оголенных участков, которые могут коротить. После коробок нужно переходить к светильникам. Очень часто начинающие электрики забывают проверить люстры, если автомат выбивает без нагрузки. Технология проверки аналогична розеткам – проверяете надежность соединений.

В самую последнюю очередь нужно проверить проводку, которая в большинстве домов и квартире скрытая (в стене). Лучше всего в этом случае использовать специальный прибор, которым можно быстро и точно найти КЗ. Однако в домашних условиях вряд ли у кого-то он найдется, поэтому выйти из положения можно с помощью мультиметра. О том, как определить короткое замыкание в проводке, используя тестер, мы рассказывали в соответствующей статье. Если и это не помогло, рекомендуем вызвать мастера, который с помощью тепловизора или же других приспособлений найдет короткое замыкание и устранит его.

Способы защиты от КЗ

Для ограничения и предотвращения КЗ в цепях 220/380 вольт устанавливаются плавкие вставки, предохранители или автоматические выключатели.

При превышении установленного тока в цепи, перегорает плавкая вставка предохранителя и участок сети обесточиваться. Автоматический выключатель размыкает контакты, предотвращая возрастание тока в цепи и аварийное развитие ситуации. Автоматические выключатели реагируют не только на большой ток короткого замыкания, но и на ток перегрузки, который вызывает нагрев проводников и в перспективе разрушение изоляции и дальнейшем КЗ. Данный элемент автомата называют тепловым расцепителем.

Для ограничения величины ударного тока короткого замыкания между фазами, в кабельных и воздушных линиях устанавливают реакторы. По своей сути это дроссель или катушка, которая своим индуктивным сопротивлением ограничивает величину тока.

В сетях выше 1000 вольт используются масляные, вакуумные или элегазовые выключатели. Эти устройства предотвращают появление дуги при разъединении контактов под нагрузкой.

В высоковольтных сетях для защиты используются релейные схемы. Жила кабеля или шинопровод проходят через трансформатор тока, который измеряет ток в проводнике и в зависимости от значения дает сигнал на релейную схему. Она в свою очередь управляет приводом выключателя. При КЗ ток через трансформатор возрастает многократно, защитное реле реагирует на этот импульс и отключает высоковольтную нагрузку.

В заключение хочется отметить, что короткое замыкание — это опасное явление и пренебрегать средствами защиты не стоит. Поскольку основная причина пожаров по статистике, является короткое замыкание в сети. При этом электротравматизм по причине не соблюдения правил безопасности и эксплуатация устройств и электропроводки стоит на первом месте. Поэтому не стоит экономить на безопасности и пренебрегать элементарными правилами безопасности.

Современные наружные реле защиты двигателя

Усовершенствованные наружные системы защиты двигателя также обеспечивают защиту от перенапряжения, перекоса фаз, ограничивают число включений/выключений, устраняют вибрации. Кроме того, они позволяют контролировать температуру статора и подшипников через датчик температуры (PT100), измерять сопротивление изоляции и регистрировать температуру окружающей среды. В дополнение к этому усовершенствованные наружные системы защиты двигателя могут принимать и обрабатывать сигнал от встроенной тепловой защиты. Далее в этой главе мы рассмотрим устройство тепловой защиты.

Наружные реле защиты двигателя предназначены для защиты трёхфазных электродвигателей при угрозе повреждения двигателя за короткий или более длительный период работы. Кроме защиты двигателя, наружное реле защиты имеет ряд особенностей, которые обеспечивают защиту электродвигателя в различных ситуациях:

• Подаёт сигнал прежде, чем возникает неисправность в результате всего процесса

• Диагностирует возникшие неисправности

• Позволяет выполнять проверку работы реле во время техобслуживания

• Контролирует температуру и наличие вибрации в подшипниках

Можно подключить реле перегрузки к центральной системе управления зданием для постоянного контроля и оперативной диагностики неисправностей. Если в реле перегрузки установлено наружное реле защиты, сокращается период вынужденного простоя из-за прерывания технологического процесса в результате поломки. Это достигается благодаря быстрому обнаружению неисправности и недопущению повреждений электродвигателя.

Например, электродвигатель может быть защищён от:

• Перегрузки

• Блокировки ротора

• Заклинивания

• Частых повторных пусков

• Разомкнутой фазы

• Замыкания на массу

• Перегрева (с помощью сигнала, поступающего от электродвигателя через датчик PT100 или терморезисторы)

• Малого тока

• Предупреждающего сигнала о перегрузке

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Для защиты электродвигателей от перегрузок до последнего времени обычно применяют предохранители в сочетании с магнитными пускателями. Предохранители надежно защищают устройство от перегрузки по току, но нередко являются первопричиной другого вида повреждений — обрыва фазы. Защиту от чрезмерно большого тока обеспечивают и тепловые реле магнитных пускателей, которые включают в цепь питания электродвигателя. Однако такое защитное устройство требует подстройки при изменении внешней температуры и подбора нагревательных элементов в соответствии с мощностью защищаемого электродвигателя.

Описываемое ниже автоматическое устройство позволяет защитить электродвигатель как от перегрузки по току, так и от обрыва фазы. Оно регистрирует ток в каждом фазном проводнике и сравнивает наибольшее из измеренных значений с установленным порогом срабатывания.

Организация контура заземления в частном секторе

Не секрет, что сегодня многие квартируют в собственных домах. Не всегда проектирующие организации предусматривают все. В электрическом проекте дома может отсутствовать проверка контура заземления. Можно достаточно качественно собрать эту конструкцию самостоятельно. Для этого понадобятся немного арматуры, хорошая лопата и умелые руки. Необходимо вырыть во дворе ров любой формы глубиной порядка одного метра и шириной около трети метра. Длина ямы должна быть не менее 8 метров. Через каждые полтора метра в дно ямы вбиваются стержни арматуры длиной 50 см. Вся конструкция напоминает ленточно-свайный фундамент, поэтому для людей, следующих в строительстве, сама картина не будет нова.

Контур заземления

Вбитые стержни арматуры нужно объединить между собой стальным профилем любой формы и достаточно большого сечения. Как правило, подойдут практически любые уголки

Важно, чтобы в месте сварки был надежный электрический контакт. Можно ли соединить углы проволокой, как делают с арматурой наливного фундамента? Мы не гарантируем, что через какое-то время такая конструкция не выйдет из строя

Наверняка углы проржавеют, и электрический контакт потеряется.

Собранную конструкцию нужно соединить с домовой шиной заземления достаточно толстым медным проводом. Не имеет значения одна жила имеется или несколько, главное, чтобы сопротивление было достаточно малым. Это может быть, к примеру, обычный медный провод для внешнего монтажа сравнительно большого сечения. Допустим, 6 квадратных миллиметров.

После сборки контура заземления необходимо проверить его сопротивление. Нормальное значение должно составлять доли Ома. Наверняка у многих не имеется дома специального оборудования для измерения сопротивления заземления. На этот случай радиолюбители предлагают использовать весьма оригинальный метод. Для этого неплохо бы под рукой иметь трансформатор, чтобы не перегрузить сеть. Выходное напряжение его может быть достаточно стандартным, например, 9, 12 или 27 вольт. Через сопротивление небольшого номинала допустим, 50 ом, мы начинаем пропускать ток сквозь наш контур заземления. В результате образуется резистивный делитель, значения плеч которого пропорциональны падающему здесь напряжению.

Затем нужно измерить падение напряжения на нашем сопротивлении. Допустим, что при номинале 27 вольт у нас получился значение 26,8. Теперь мы можем посчитать сопротивление нашего заземления из простой пропорции. 26,8/0,2 = 50/R, где R и является искомым значением. В результате получается 0,37 Ом. Вычисленная величина немного превышает желаемое значение. Поэтому со стороны присоединения шины контура заземления можно выкопать ров в другую сторону и дополнительно в контур вбить арматуру и сварить стальным профилем. Это увеличит контакт конструкции с землей, что приведет к снижению сопротивления до заданного значения. Напоминаем, что это 0,1 Ома.

Внутри помещений лепесток каждой розетки должен присоединяться к смонтированной шине заземления. Отдельно нужно поговорить про кухню и ванную комнату. В этих местах полагается по стандарту монтировать системы уравнивания потенциалов. Столь грозно звучащие слова на самом деле означают лишь то, что все металлические части, контактирующие с водой, объединяются между собой медными жилами достаточно большого сечения. В свою очередь оба контура уравнивания потенциалов объединяются между собой и вместе присоединяются к шине заземления дома.

Короткое замыкание

Дорогие или дешевые?

В магазинах и на рынках есть две ценовые категории защитных автоматов. Одна часть выпускается известными брендами и имеет очень солидный ценник. Это такие Schneider Electric (Шнайдер Электрик), ABB, LeGrand и другие. Эти марки давно на рынке, имеют европейские корни и устоявшуюся репутацию. Качество продукции у них всегда на высоте, так что те, кто не любит рисковать и может себе позволить потратить на сборку электрощитка солидные деньги, предпочитают закупаться продукцией этих производителей.

Выбор производителя автомата защиты

Чего не стоит делать, так это покупать изделия неизвестных производителей. Даже если цена у них очень привлекательная и продавец вам очень их нахваливает.

Есть и при покупке известных брендов подводные камни: слишком много развелось подделок. Причем продают их практически по той же цене, что и оригинал и по внешним признакам отличить их очень сложно. Единственное, на что можно ориентироваться — это меньший вес. В подделках меньше металла, могут отсутствовать какие-то элементы. За счет этого и вес меньше. Еще могут быть погрешности в нанесении надписей, иногда используются краски других оттенков. Чтобы все это заметить, надо предварительно хорошо изучить все нюансы оригиналов на официальных сайтах, а еще лучше подержать их в руках.

Автоматические выключатели

Они разрывают электрические цепи при коротком замыкании или повышенной нагрузке на электропроводку.

Автоматические выключатели устанавливаются в распределительном щите. Они группируют бытовые приборы по мощности и месту расположения в доме. Например, группа из десяти ламп накаливания по 100 Вт каждая потребляет суммарный ток мощностью 1000 Вт и силой 4,5 А (сила тока тоже суммируется). Значит, для этой группы нужно использовать защитный автомат с номинальным током не больше 6 А. Если при аварии нагрузка вырастет выше 6 А, автомат отключит повреждённый участок.

Для каждой группы электропотребления рекомендуется ставить отдельный автомат. Например, для группы верхнего освещения на кухне, для посудомоечной или стиральной машины, для кухонных розеток и т. д. Это удобно: если случится проблема на одном из участков сети — отключится именно он, а не вся квартира. 

Ниже в таблице приведён пример подбора автоматических выключателей и УЗО от Schneider electric серии Easy9, исходя из мощности потребителей, номинального тока и типа отключения.