Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как устройство защиты проводки от искрения может спасти квартиру от пожара

Как устройство защиты проводки от искрения может спасти квартиру от пожара

Искрение проводов, контактов и скруток — это одна из распространенных причин пожаров в жилых домах. Часто подобные неисправности определяются на слух или запах гари. Однако гораздо профессиональнее и надежнее использовать для выявления этих проблем устройство защиты от искрения.

Опасность искрения в выключателях, проводах и скрутках

С искрением и дуговым пробоем знаком практически каждый человек. Если в темное время суток нажать на клавишу выключателя света, то с некоторой вероятностью через пластиковый корпус получится разглядеть тусклую кратковременную зеленую вспышку. Подобный эффект в большей степени свойственен старым выключателям.

Искрение розеток

Явление носит вполне логичную природу. При включении света контакты выключателя приближаются. В некоторый момент времени они настолько близки, что между ними происходит пробой воздушного промежутка. Загорается очень маленькая и кратковременная дуга, которая и создает вспышку.

Данная ситуация безопасна, если говорить об исправном выключателе. Однако подобное часто происходит в распределительных коробках. Если провода слабо затянуты в скрутке или плохо прижаты под клеммником автомата, то они также будут искрить. При этом напряжение и ток в сети ведут себя самым непредсказуемым образом. Проблему усугубляет наличие в квартире емкостных и индуктивных потребителей.

Важно! Плохой контакт в скрутке, коробке или под клеммником автоматического выключателя приводит к искрению проводки. Оно, в свою очередь, создает непроизвольные скачки сетевого напряжения и тока. Данное явление способно вывести из строя дорогостоящие бытовые приборы. Особенно те, в которых содержатся электронные микросхемы, процессоры и цифровые платы.

Плохой контакт в скрутке

Внешний вид и строение прибора

Устройство защиты проводки от искрения обладает стандартной для любых модульных устройств конструкцией. УЗИс крепится в щит с помощью DIN-рейки. На передней панели устройства есть 4 винтовых контакта для подключения проводов:

  • вход фаза (L in);
  • вход ноль (N in);
  • выход фаза (L out);
  • выход ноль (N out).

На вход подается питающее напряжение 230 В. Например, от счетчика или вводного автомата. На выход подключается нагрузка. Например, розетки или сеть освещения.

Устройство защиты от искрения EcoEnergy УЗИс-С1-40

На корпусе устройства есть рычаг для включения и отключения. По его положению судят о состоянии прибора. Если рычаг указывает на 0 — выключено, если на 1 — включено. Также о состоянии защиты можно судить по индикаторному светодиоду (лампочке). Если он горит зеленым цветом, то все в порядке. Если горит или моргает красным — устройство защиты выключилось. Подробная расшифровка значений свечения лампочки имеется на корпусе аппарата.

Рядом с рычагом есть небольшой регулятор под отвертку (крутилка). Он позволяет выставить значение напряжения, при котором УЗИс автоматически отключится. То есть данный аппарат умеет защищать сеть не только от искрения, но и от перенапряжения.

Регулятор максимального напряжения под отвертку

Принцип работы УЗДП

Устройство защиты от дугового пробоя по принципу работы напоминает обыкновенное реле напряжения. Прибор непрерывно отслеживает форму, амплитуду и направление сетевого напряжения. За состоянием этих параметров следит контроллер УЗДП.

Если в сети возникает искрение, то отслеживаемые параметры резко изменяются. Контроллер фиксирует это событие и дает команду на отключение контактов реле. В тот же момент управляющий импульс приходит на механизм отключающего рычага и индикаторный светодиод состояния аппарата.

Важно! Ручной электроинструмент (дрели, шлифовальные машинки) является источником сетевых помех. Во время работы этих приборов в их щеточных узлах возникает нормальное штатное искрение, способное привести к ложным срабатываниям УЗИс. Подобный электроинструмент рекомендуется включать через удлинители с сетевыми фильтрами.

Конструкция устройства защиты от дугового пробоя

Особенности УЗИс разных производителей

При обычном включении вилки в розетку или переключении клавиши выключателя также возникает искрение, особенно если напряжение подается на мощный потребитель электроэнергии. При этом устройство защиты должно оставаться во включенном состоянии.

Каждый производитель подобных устройств по-своему решает данную задачу. Поэтому аппараты от различных фирм способны заметно отличаться по алгоритму работы и внешнему виду. Наиболее популярные модели УЗДП приведены в таблице.

Производитель и модель устройстваОсобенности
IEK УЗДП63-1 40АПригодно для работы в помещениях с температурой от -25 до +40 °C. Диапазон рабочих напряжений 150-280 В.
ABB AFDD S-ARC1Однофазное устройство, дополненное модулем автоматического выключателя. Есть возможность подключения через гребенчатую шину и обычные провода. Рабочее напряжение 170-275 В переменного тока.
Меандр УЗМ 51МДПроизводитель позиционирует устройство как «противопожарное устройство защиты многофункциональное». Имеется функция автоматического повторного включения. Устройство рассчитано на токи до 63 А при напряжении 250 В (14 кВт).

Устройство защиты от дугового пробоя УЗДП63-1 63А IEK

Характеристики для выбора устройства защиты

Устройства, защищающие проводку от искрения, проявились на рынке сравнительно недавно. Однако в их характеристиках нет ничего нового и вызывающего вопросы. Основные параметры этих устройств таковы:

  1. Номинальное напряжение. Значение напряжения в сети, при котором аппарат защиты способен работать в штатном режиме.
  2. Диапазон рабочих напряжения. У многих УЗИс есть встроенное реле напряжения. Для настройки порогов срабатывания используется регулятор.
  3. Максимальный рабочий ток. От этого параметра зависит суммарная мощность потребителей, которых можно подключить через УЗИс. В бытовых условиях распространены устройства на 16, 25, 32 и 63 А.
  4. Время повторного включения. Этот параметр имеется не у всех устройств искровой защиты. Он определяет, через какое время после срабатывания аппарат снова подаст в сеть напряжение.
  5. Время отключения. Данная характеристика показывает, сколько времени нужно УЗИс на отключение после обнаружения искрения.

Обратите внимание! В странах СНГ УЗИс — это устройство малораспространенное. В документации от разных производителей оно фигурирует под отличающимися названиями. Например, УЗДП, AFCI, AFDD.

Схема подключения

Устройства защиты от искрения подключаются по простой схеме. Верхние L и N контакты предназначены для подключения входного питающего кабеля. Нижние — для выходного.

На фазном проводе перед УЗИс желательно установить автоматический выключатель. Его номинал не должен превышать рабочий ток УЗИс. В противном случае защита от искрения способна выйти из строя при КЗ.

Схема подключения устройства защиты от искрения

Расширить пропускную мощность УЗДП при помощи контактора не получится. Весь ток должен протекать через устройство защиты. Иначе оно не сможет корректно регистрировать скачки тока и напряжения на потребителе.

Методика поиска искрящего места

Искрение — это предвестник пожара. Поэтому если устройство искровой защиты постоянно срабатывает, то нужно искать место нестабильного контакта. Внимание следует обратить на следующие узлы:

  1. Распределительные коробки. Открыть, посмотреть, поискать запах гари. Если отключить в квартире напряжение, то скрутки допустимо прощупать на нагрев.
  2. Розетки, удлинители, штепсельные вилки. Они также греются и дымят при нагреве.
  3. Квартирный распределительный щит. Часто бывают расшатаны винты на клеммах автоматических выключателей. Вследствие этого возникает плохой контакт с проводами и искрение. Клеммники на автоматах следует периодически подтягивать, но без фанатизма.

Отдельно следует отметить основные признаки искрящих контактов:

  • треск на месте искрения;
  • запах гари;
  • перегрев соединений;
  • дым;
  • моргающий свет;
  • треск в динамиках акустических систем;
  • свет, искры.

Принцип работы УЗДП основан на отслеживании состояния напряжения и тока в электропроводке. Контроль этих параметров позволяет на ранних этапах зафиксировать появление искр и дуги в скрутках и клеммниках и отключить электропитание квартиры. Как следствие, существенно снижается риск возгорания проводки или поломки дорогой бытовой электроники.

Причины искрения электропроводки

Устройство защиты от дуги более всего напоминает реле напряжения. Оба аппарата защиты имеют верхний и нижний предел рабочего напряжения. Однако УЗДП обладает более широким функционалом, то есть умеет срабатывать на искрение в скрутках и прочие ненадежные подгорающие контакты.

Разбираемся с заземлением, экранированием и защитой от утечек в высокоомных приложениях. Часть 1 — Основные источники помех в измерительных системах

Неточность измерений, особенно в высокоомных приложениях, часто объясняют неправильным экранированием и плохим заземлением. Действительно, проблемы с экранированием и заземлением нередко приводят к появлению ошибок, но многие разработчики тестовых систем не совсем хорошо понимают, почему. Многие погрешности измерения вызываются токами от внешних полей, наводимыми в измерительные провода. В статье рассматривается, каким образом земляные петли и недостаточное либо отсутствующее электростатическое экранирование могут вызвать протекание паразитных токов или токов помех в измерительных проводах или тестируемых устройствах (device under test, DUT), а также способы распознавания этих токов и предотвращения их влияния на результаты измерения. Вначале, однако, рассмотрим электростатику, что позволит лучше понять источник проблемы.

Вебинар «Новые решения STMicroelectronics в области спутниковой навигации» (17.11.2021)

Обзор электростатики

Электрические заряды или заряженные частицы являются точечными источниками электростатического поля. Силовые линии поля всегда начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Сила взаимодействия между заряженными частицами такова, что разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые – отталкиваются. В электрическом поле запасается энергия; количество энергии пропорционально общему числу силовых линий поля, то есть потоку (или общему заряду). Паразитный ток, наводимый в измерительные проводники, прямо пропорционален напряжённости поля. При любом данном напряжении ёмкость описывает отношение заряда на двух проводящих телах к напряжению между ними. Энергия, запасённая в поле, равняется половине произведения ёмкости на квадрат напряжения:

Везде, где существует напряжение, есть распределение положительных и отрицательных зарядов, даже если один из проводников заземлён.

Напряжения создают высокоимпедансное поле. Токи создают магнитные поля с низким импедансом. Волновой импеданс – это всегда отношение электрического поля к магнитному для любой электромагнитной волны. Экраны работают и на отражение, и на поглощение энергии поля. Если импеданс материала экрана сильно отличается от импеданса поля, преобладает отражение. Если их импедансы близки, возможно только поглощение.

Влияние электростатического поля

Заряды, находящиеся вне измерительной цепи, ответственны за множество проблем, возникающих при измерении. Если в пространстве вокруг неэкранированной измерительной цепи находится неподвижный заряд, между ним и проводниками цепи возникнет электрическое поле, линии которого заканчиваются на зарядах противоположного знака. Это поле способно вызвать протекание постоянного тока утечки через измерительные провода. Если заряд или проводник с распределёнными на нём зарядами перемещаются относительно измерительной цепи, в измерительных проводах будет течь переменный ток

вызванный изменениями ёмкости между зарядом или заряженным проводником и проводами, где C – емкость между зарядом проводника и измерительной цепью.

Внешние проводники под напряжением, отличным от напряжения измерительной цепи, оказывают действие, аналогичное точечным зарядам. Когда напряжение на внешнем проводнике изменяется, ток

также будет течь в измерительную цепь. Обе эти ситуации, то есть и точечные заряды, и изменяющиеся напряжения, будут вносить в измерения помехи и паразитные токи. Любая, оканчивающаяся на проводах, линия электрического поля способна навести ток в измерительную цепь. Электрические поля преобладают среди всех видов помех, кроме тех случаев, когда поблизости от измерительного оборудования текут сильные токи, имеются трансформаторы или иные источники магнитного поля. В идеальном случае, все линии электрического поля от внешних источников должны оканчиваться на экранах или охранных проводниках, минуя измерительные провода. И, обратно, все линии поля, исходящие от самих измерительных цепей и оборудования, должны оканчиваться также на экранах и охранных проводниках, но ни в коем случае не на внешних проводниках или зарядах. Когда линии внешнего поля заканчиваются на экранах или охранных проводниках, а не на измерительных проводах, они не влияют на результаты измерений.

Влияние РЧ излучения

Электромагнитное РЧ излучение распространено повсеместно. Любой проводник соответствующей длины, в том числе кабель, соединяющий прибор с источником измеряемого сигнала, может работать как антенна для этого излучения. Несмотря на то, что частота этого излучения находится за пределами полосы пропускания источника/измерительного прибора, оно вызовет протекание переменного тока вдоль антенны (в нашем случае, вдоль измерительных проводов). Когда эти токи доходят до усилителей внутри прибора, они могут подвергнуться выпрямлению, вызвав смещение нуля при измерении. По этой причине оба провода HI и LO должны быть экранированы, чтобы наведённые токи циркулировали по экранам, а не по самим проводам. Как правило, от этих помех предохраняет защитный экран (который находится снаружи общего экрана цепей прибора). Однако чтобы обеспечить полное экранирование на этих частотах, он не должен иметь никаких отверстий или щелей, линейные размеры которых превышают половину длины волны мешающего излучения.

Влияние магнитного поля

Магнитное взаимодействие не связано с токами в измерительных проводах, а, скорее, с наведением напряжений в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Магнитное поле, в отличие от электрического, имеет низкий импеданс. Проводники, пригодные для электрического экранирования, представляют согласованный импеданс для магнитного поля; в результате, они не способны отражать энергию этого поля от проходящих внутри них измерительных проводников. Чтобы экранировать магнитное поле, или силовые линии поля (поток) должны замыкаться через материал экрана (это хорошо работает при постоянных или медленно меняющихся полях с мю-металлом), либо достаточно толстые стенки экрана должны ослаблять поле, поглощая его энергию [1].

Экранирование

Назначение экранирования – ослабить или устранить влияние токов помех на электрические измерения. Эти токи могут вызываться точечными зарядами, электрическими полями и изменениями напряжений. Например, тело человека всегда заряжено. Провода питающей сети внутри и снаружи лабораторного помещения или производственная среда могут создать переменные электрические поля, которые, в свою очередь, наводят паразитные токи. Когда тестируемые устройства заземляются в точке за пределами измерительного прибора, другой потенциал точки заземления (отличный от прибора) вызывает ещё одно электрическое поле, создающее ток в экранирующих оплётках измерительных кабелей. Межобмоточная ёмкость силового трансформатора прибора замыкает цепь для этого паразитного тока. Грозы и изменения погодных условий могут вызвать изменения электростатического поля. Источники ВЧ излучения также могут вызывать токи в измерительных проводах, приводя к смещениям нуля во входных усилителях измерительных приборов из-за эффекта выпрямления. Даже при хорошей погоде Земля создает относительно верхних слоёв атмосферы электрическое поле с напряжённостью порядка 100 В/м.

Рисунок 1.Правильное использование экрана в тестирующей системе. Электростатический
экран соединён с общим проводом схемы. Обратите внимание, что HI и LO
провода тоже экранированы.

Электростатический экран предотвращает влияние внешних электрических полей (с высоким импедансом) на измерительные цепи, становясь эквипотенциальной поверхностью для линий поля и отводя их в сторону от находящихся внутри него измерительных проводов. Чтобы экран не замкнул находящиеся внутри проводники, он соединяется с LO клеммой прибора. Эта схема гарантирует, что на цепи внутри экрана действует только потенциал LO клеммы прибора (Рисунок 1). Чтобы быть эффективным, экран должен охватывать всю измерительную цепь. Конструкция прибора уже должна иметь такой экран везде, где это необходимо, и предусматривать его расширение за пределы прибора. Хотя такой экран полезен для любых измерений, он просто необходим при любых высокоомных измерениях (т.е., свыше 100 кОм). Результирующее напряжение помехи:

II – наведённый ток,
R – сопротивление измерения.

Такой экран не препятствует протеканию постоянных или переменных токов между ним самим и измерительными цепями; он даёт защиту только от внешних электрических полей.

Эквипотенциальная защита выполняет все те же функции, что и общий экран, а также предотвращает протекание токов утечек между охранными проводниками и измерительными цепями (Рисунок 2). Охранный проводник – это просто экранирующая оплётка кабеля, напряжение на которой поддерживается равным напряжению измерительной цепи (вместо подключения к LO клемме), что исключает существование электрического поля между ним и измерительной цепью. Такая защита используется в цепях, предназначенных для измерения или создания очень малых токов и, как правило, обязательна при токах менее 1 нА.

Рисунок 2.Правильное использование эквипотенциальной защиты в тестирующей системе.
Обратите внимание, что HI и LO провода также экранированы или защищены,
а корпус, закрывающий тестируемое устройство, обеспечивает полное
электростатическое экранирование.

При измерении токов 1 нА и менее чувствительный узел должен быть сначала защищён от утечек. Приборы, предназначенные для измерения или создания таких малых токов, уже имеют в своём составе подобную защиту. Добавлять экран к эквипотенциальной защите вокруг узла необязательно, но остальные измерительные цепи должны его иметь. Конфигурация электрометра позволяет использовать общий экран также в качестве защиты, поддерживая потенциал чувствительного узла равным потенциалу «земли» (Рисунок 3).

Рисунок 3.Пояснение конфигурации экрана и эквипотенциальной защиты в электрометре.

Это означает, что самое главное различие между экраном и эквипотенциальной защитой состоит в том, что экран предотвращает влияние внешних полей на результаты измерения, тогда как защита, в добавок, исключает протекание постоянных токов утечки, путём окружения чувствительного узла другим проводником под напряжением, равным напряжению самого узла, как внутри, так и снаружи прибора.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Скачки напряжения — риск для всего оборудования, которое в данный момент подключено к электросети. Нередки случаи, когда дорогостоящая электроника просто перегорает из-за перепадов напряжения и никто эти потери не компенсирует. Сайт RMNT расскажет о сетевых фильтрах, предотвращающих такие проблемы.

304

Внешне сетевой фильтр очень похож на удлинитель. Однако у него есть очень важная дополнительная функция — он защитит электроприборы от скачков напряжения в сети. Не секрет, что рекомендованные ГОСТом нормы — напряжение 220 В (плюс-минус не более 10%) и номинальная частота 50 Гц (с погрешностью не более 1 Гц) — соблюдаются далеко не всегда. Электростанции и подстанции обеспечивают огромное количество потребителей, в каждом доме и квартире всё больше электроприборов, что может вызывать перепады напряжения. Кроме того, это часто случается во время грозы, сильных ветров, которые могут повредить ЛЭП. Потеря дорогого телевизора или электроники в домашнем офисе может стать катастрофой.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Сетевые фильтры поглощают искажения и скачки в электросети благодаря следующим элементам:

    Варистор. Это переменный резистор, который есть в любом сетевом фильтре. В рабочем состоянии он выступает изолятором, а если напряжение растёт — сопротивление падает, электричество преобразуется в тепло, энергия рассеивается.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Сетевые фильтры удобны тем, что обеспечивают дополнительное количество розеток. Чаще всего они используются в двух местах дома и квартиры:

  1. Домашний офис. Здесь и компьютер с монитором, и принтер, и настольная лампа. И гаджеты хочется заряжать рядом с рабочим местом. Делать в стене четыре-пять розеток нецелесообразно, проще подключить все устройства к сетевому фильтру.
  2. Гостиная. Телевизор, приставка к нему, аудиосистема, иногда проектор. В этой зоне дома электроники тоже немало. Вместо обычного удлинителя и нескольких розеток целесообразно подключить один сетевой фильтр с нужным количество выходов.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Специалисты убеждены, что сетевые фильтры — лучшая альтернатива обычным удлинителям. Функцию подведения тока к бытовым приборам и электронике они выполняют точно так же, но при этом обеспечивают надёжную защиту техники. Стоимость сетевых фильтров, конечно, выше, чем у удлинителей, но это на 100% оправдано. Представьте себе финансовые потери, если сгорит ваша телевизионная панель.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Сетевых фильтров на рынке много, поэтому важно сделать обдуманный выбор, руководствуясь следующими критериями:

  • Показатели номинального напряжения. Есть устройства, способные защищать от нагрузок свыше 300 Вт.
  • Показатель максимальной нагрузки в кВт.
  • Показатель максимально поглощаемого импульсного выброса, который измеряется в Джоулях (Дж). Чем он выше, тем лучше сетевой фильтр справляется с кратковременными перебоями.
  • Количество розеток. Их может быть и три, и четыре, и восемь и даже 10–12. Подумайте, сколько именно вам нужно в домашнем офисе и гостиной. Однако при этом очень важно учитывать показатель предельной нагрузки.
  • Материал изготовления и его качество. Устойчивость к высоким температурам очень важна, ведь варистор нагревается. И короткие замыкания могут стать причиной возгорания. Пластик, из которого изготовлен сетевой фильтр, должен быть негорючим!
  • Наличие USB-портов и телефонных линий. Дополнительная удобная опция.
  • Наличие термопредохранителя, который автоматически защищает от коротких замыканий и перегрузок.
  • Длина провода. Сетевой фильтр — это ещё и удлинитель, поэтому решите, будет ли вам достаточно стандартной длины провода в 1,8 метра. Также важно качество соединения проводов.
  • Обязательно наличие на корпусе выключателей. А лучше всего, если кнопки-выключатели установлены к каждой розетке. Как уже писал портал Rmnt.ru, отключение на ночь пассивного потребления способно существенно сэкономить электроэнергию. Кроме того, вам не придётся каждый раз выдёргивать шнур из розетки, что продлит срок её службы.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Качественные сетевые фильтры стоят в районе 20–50 долларов и экономить на них ни в коем случае нельзя. Популярны бренды Pilot, Defender, APC, Sven, «ЭРА».

Важно! Перед покупкой ознакомьтесь с техническим паспортом сетевого фильтра, оцените все его характеристики, чтобы сделать правильный выбор.

Выбираем сетевой фильтр для защиты от скачков напряжения

Констатируем: сетевые фильтры — очень полезные устройства, обеспечивающие и дополнительное количество розеток, и защиту от перепадов напряжения. Они могут служить зарядной станцией и удлинителем, при этом вся техника оказывается под надёжной защитой. Нужно выбирать качественные сетевые фильтры с хорошими техническими характеристиками от ведущих брендов и не экономить на этой покупке.

Вот люди электросчётчик сделали…

Одна компания, очень любящая публично рассказывать, что они полностью вертиально интегрированные, то есть, в переводе на русский, готовы поставить пользователю всё, что ему надо, так, что ему больше ни к кому ходить не приходится, а также что сотрудничество с производителями приборов учёта у них не задалось, а поэтому пришлось и их тоже самим делать и поставлять, выкладывает в официальный бложик фотографию своей разработки.

И это — прекрасная иллюстрация того, как выглядит в 9 из 10 случаев результат разработки электроники, проведённой, кгхм, взрощенными на ардуино, кгхм, специалистами.

Хотя компания не уточняет, что именно перед нами — перед нами, очевидно, электросчётчик с радиоинтерфейсом, предназначенным для дистанционного съёма данных. Форма платы подходящая, слева внизу стоит нечто до боли похожее на ADE7757 (микросхема для счётчиков энергии) с обвязкой в точности по даташиту, справа вверху — радиомодуль и антенна, между ними — экранчик.

А теперь пойдём по частям, чтобы посмотреть, почему это поделие, если оно заработает вообще, представляет явную и прямую опасность для здоровья и жизни его пользователей…

Наиболее интересные части обведены красным.

Это — конденсаторный блок питания, сделанный по почти типовой схеме. В принципе, сама по себе идея использования конденсаторного блока — так себе, даже если в устройстве не нужна гальваническая развязка, лучше поставить импульсный блок на LNK304, MP100, MP103 и подобных контроллерах: это добавляет немного к цене, зато компактнее, не потребляет лишнюю реактивную мощность и не имеет некоторых неприятных эффектов.

Итак, в левую большую дырку приходит один провод сети, в правую — другой. Вторая линия проходит через предохранитель Z1 и идёт на гасящий конденсатор C17, высоковольтные импульсы помех «заземляются» через варистор MOV1, выше него стоят две неидентифицированных детали, обозначения рядом с которыми разобрать не удаётся.

Тот факт, что прямо вокруг ножек деталей, находящихся под полным напряжением сети, земляной полигон убран, говорит, что слово «пробой» автор платы в жизни слышал.

Однако если посмотреть на минимальный зазор между земляным полигоном, на котором висит один провод сети 230 В, и дорожкой, на который приходит через предохранитель второй провод сети, то он — примерно 1,5-2 мм. Согласно ГОСТ 23751-86, такой зазор соответствует допустимому напряжению 450-600 В — то есть, пока вроде в нормативы вписываемся, в этом месте ёбом не токнет.

Но у любого нормального разработчика возникает другой вопрос: а зачем вообще нужен земляной полигон под предохранителем и гасящим конденсатором? Чтобы что? У этих компонентов нет контакта с «землёй», нет экранированного корпуса — ровно наоборот, чем они дальше от земли, тем безопаснее. Под ними не надо считать зазоры в миллиметрах — под ними вообще не надо класть «землю», она там в лучшем случае абсолютно бессмысленна. То есть, любой нормальный разработчик вместо фигурных вырезов в «земле» вокруг ножек этих компонентов просто вообще убрал бы «землю» из этого угла от греха подальше.

Кроме того, C17 не зашунтирован резистором. То есть, если выключить счётчик из сети в удачный момент прохода напряжения через максимум — на конденсаторе будет больше 300 В, которыми вас весело щёлкнет, если дальше вы коснётесь рукой контактов счётчика. Полностью отключённого от сети счётчика. Чтобы такого не было — параллельно конденсаторам любой значимой ёмкости, которые оказываются под сетевым напряжениям, ставят резисторы сопротивлением от нескольких сотен килоом до 1-2 МОм, на которые конденсатор тихо и спокойно разряжается за секунды до безопасного напряжения.

Едем дальше. Тут уже становится весело. Этот кусок — выпрямитель и стабилизатор после конденсаторного блока питания. D2 и D3 — выпрямитель, потом выпрямленное сглаживается на C18 и подаётся на стабилизатор U2 (LM317 или аналогичный в корпусе TO263-3). Стабилизатор на 1,5 А явно избыточен — если бы схема потребляла хоть что-то отдалённо близкое к такому току, конденсаторным БП было бы не обойтись; судя по габаритам C17, здесь речь идёт о 30-40 мА максимум. С другой стороны, LM317 вообще нельзя использовать в цепях с потреблением меньше 10 мА, это для него минимальный ток, при котором гарантируются характеристики. Но шутка не в этом.

Особенность конденсаторного блока питания — в том, что на выходе он выдаёт не напряжение, а мощность. То есть, напряжение после конденсатора и выпрямителя зависит от тока нагрузки — чем меньше нагрузка, тем выше напряжение; в отсутствие нагрузки мы получим полные 300+ В выпрямленного сетевого напряжения. Поэтому всегда, я повторяю, всегда после выпрямителя в конденсаторном блоке ставят стабилитрон с мощностью рассеяния, сравнимой с мощностью, выдаваемой блоком. Потому что иначе, если почему-то нагрузка пропадёт — ёбнет.

Здесь стабилитрона не видно. То есть, если в результате чего-либо (например, банальной неисправности в электронике) нагрузка на блок питания почему-то упадёт — то его выходное напряжение вырастет пропорционально и прилетит на C18 и U2. LM317 рассчитана максимум на 57 В, C18 тоже стоит вряд ли более чем на 63 В — если напряжение превысит эти значения, одиночная мелкая неисправность превратится в вынос к чёртовой матери всей электроники счётчика.

Слабая надежда остаётся лишь на то, что стабилитрон будет стоять на месте D3.

Ну и да, на входе линейных стабилизаторов рекомендуется в параллель к алюминиевому конденсатору ставить керамический ёмкостью 0,1-1 мкФ — улучшает стабильность работы. Нет, без него тоже работает, как правило. Но ни один серьёзный разработчик просто не будет экономить те 0,2 цента, которые стоит керамический конденсатор 0,1 мкФ 50 В, ему в голову такое не придёт. Это обвязка, которая ставится рефлекторно.

А вот дальше начинается веселье. Это — импульсный выход счётчика; так как сам счётчик питается от БП без гальванической развязки, а импульсный выход идёт на внешний разъём — и там как раз очень даже может ёбнуть и пользователя, не говоря уж про систему дистанционного проводного учёта показания, то выход развязан оптроном U3, скорее всего — PC817 или аналог, пробивное напряжение 5 кВ.

Пять киловольт — это здорово, вот только левая дорожка от оптрона проходит менее чем в 2 мм (для масштаба: между соседними ножками оптрона 2,54 мм) от земляного полигона, на который, как мы помним, напрямую приходит один из проводов сети 230 В. То есть, прочность развязки падает примерно до 600 В.

В принципе, на этом можно заканчивать — ГОСТ требует от электросчётчика изоляции 6000 В. Требования самых мягких стандартов на электрическую прочность изоляции — и те не опускаются ниже 2 кВ пикового напряжения.

Говоря проще, этот импульсный выход использовать нельзя. Чтобы стало можно — необходимо заменить оптрон на ещё более высоковольтный (7,5 кВ), убрать вокруг него всю землю, а под корпусом оптрона сделать поперечный вырез в плате, потому что пробивное напряжение по поверхности платы, особенно если на ней со временем осядет грязь, в разы ниже, чем по воздуху.

Следующая красота — это левый нижний угол, в котором стоит собственно микросхема счётчика, ADE7757. Две дырки внизу — это провода от токоизмерительного шунта. В счётчиках используют именно шунты, так как дёшево, практично, не имеет никакой заметной без микроскопа частотной зависимости — в отличие от токового трансформатора. Минус шунта очевиден — у него нет гальванической развязки с цепью, в которой он измеряет напряжение.

Говоря проще, вот эти два контакта соединены с одним из проводов сети 230 В — и одновременно отделены от «земли» зазором где-то 0,4—0,5 мм, не больше, то есть с электрической прочностью масштаба 200 В.

Будем надеяться, что внутри счётчика шунт окажется на том же проводе сети, который подключён к «земле» — потому что иначе оно с большой вероятностью ебанёт просто при обычной работе. При первом включении — вряд ли, но если на вот этот крошечный зазорчик попадёт любая грязь, начиная с жирного отпечатка пальца…

И самое замечательное, что опять невозможно понять, а зачем вообще вокруг этих контактов нужен земляной полигон. Более того, этот полигон ещё и отделён от основного полигона платы — электрически они объединяются через здоровенный резистор, стоящий слева от опторазвязки. Зачем? Чтобы что? Отвязаться от помех? Каких помех?

Ну и финальное — разъём антенны, стандартный SMA в правом верхнем углу, в него вкручивается антенна. Впаянный прямо в землю, в ту самую, в которую впаян один из проводов сети. То есть, разъём антенны включён прямо в сеть 230 В переменного тока. Разъём антенны, который с очень, очень большой вероятностью в финальном изделии будет торчать из его корпуса наружу — потому что иначе непонятно, зачем разъём вообще нужен.

ГОСТ требует электрической изоляции прочностью не менее 6000 В. В устройстве обеспечена электрическая изоляция прочностью не более 0 В. Пользователь этого наисовременнейшего электросчётчика погибнет, случайно коснувшись его антенны. Занавес.

Это, напомню, люди, которые на своём сайте пишут, цитирую дословно, «Компания располагает штатом высококлассных инженеров и программистов, выпускников ведущих технических ВУЗов, таких как МФТИ, МИФИ, МГТУ им. Баумана, МИЭТ. А собственная научно-техническая база позволяет вести отечественные инновационные разработки» (да, я в курсе, что писать на сайте легко и приятно, а действительно располагать — несколько сложнее).

Upd. Даже ещё лучше — эта чудо-фотография лежит в официальном блоге их англоязычного сайта, цитирую оттуда: «…rapidly growing technology company providing services in electronic systems design and developing ready-for-manufacturing electronic devices». Боже, за что, за что.

И, напомню, диагноз, поставленный по одной лишь фотографии голой печатной платы. Схемотехнику, номиналы компонентов — мы этого ещё даже не видели.

Что творится с качеством разработки в конторах ещё попроще — можете себе сами представить.

А вы — китайцы, китайцы. Током вас уебать могут далеко не только китайцы, но и ближайший инновационный стартап, причём похлеще любых китайцев.

УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Перенапряжение — это превышение максимального показателя напряжения для той или иной сети. Под импульсным перенапряжением понимается резкий скачок напряжения между фазой и землей, который занимает долю секунды. Такой перепад напряжения опасен не только для линии, но и для подключенных к ней электроприборов. Чтобы не допустить подобной ситуации, используется устройство защиты от импульсных перенапряжений.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

УЗИП — это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю.

УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.

УЗИП бывает двух типов:

  • ОПС — ограничитель перенапряжений сети;
  • ОИН — ограничитель импульсных напряжений.

Принцип действия и устройство

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов — нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.

УЗИП имеет два вида защиты:

  • Несимметричный (синфазный) — при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза — земля и нейтраль – земля);
  • Симметричный (дифференциальный) — при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза — фаза или фаза – нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.

Разновидности УЗИП

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:

  • Коммутирующие;
  • Ограничивающие;
  • Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно. ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.

Классы УЗИП

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

  • Устройство I класса (категория перенапряжения IV) — защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
  • Устройство II класса (категория перенапряжения III) — используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
  • Устройство III класса (категория перенапряжения II) — применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

  • Класс В — разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
  • Класс С — варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
  • Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

ВАЖНО! Расстояние между УЗИП должно быть не меньше 10 метров по длине проводки.

Как выбрать УЗИП?

Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.

Система заземления бывает трех типов:

  • TN-S с одной фазой;
  • TN-S с тремя фазами;
  • TN-C или TN-C-S с тремя фазами.

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

  • Значимость защищаемого оборудования;
  • Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 — 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.

Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S

При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник.

СПРАВКА. Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S

Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клеммам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C

В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S.

Система TN-C является более простой и уже довольно устаревшей, и распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-C-S, в которой находятся по отдельности нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Переход на более новую систему необходим для того, чтобы избежать поражения электрическим током обслуживающего персонала, и ситуаций с возникновений пожара. Ну и конечно же в системе TN-C-S лучше защита от резких импульсных перенапряжений.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.

Ошибки при подключении

1. Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты.

2. Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.

Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок.

3. Использование УЗИП не того класса.

Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам.

4. Установка УЗИП только одного класса.

Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.

5. Перепутан класс устройства и место его назначения.

Бывает и такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Много накрутил счетчик света
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector