Узел защиты электрооборудования при авариях в электросети

Стремительное развитие земной цивилизации позволяет забыть о многих глобальных проблемах, которые всего каких-нибудь 100 лет назад волновали лучшие умы человечества. Но на одну решенную землянами проблему с развитием технологий появляется сотня других, большей частью рукотворных, которые наши предки не видели и во сне.

Многие из читателей хотя бы раз в жизни попадали в такую неприятную ситуацию, когда вместо однофазного напряжения 220 В переменного тока в квартиры вдруг начинало поступать двухфазное 380 В. Если такое знаменательное событие не было замечено в первые секунды и квартирная электропроводка не имеет устройств защиты от перенапряжения, то сгоревшие телевизоры, холодильники, взорвавшиеся лампочки - лишь малый перечень того, что может произойти. Сам факт того, что в нормальной ситуации потенциал «нулевого» провода относительно «земли» не превышает нескольких вольт, а при аварии в трехфазных сетях конечного электроснабжения достигает 220 В и более, позволяет сделать простое устройство для защиты аппаратуры, принципиальная схема которого приводится на рис. 1.33.

Если через ваш любимый электросчетчик проходят положенные 220 В да еще плюс-минус, этак, процентов 30 (будем реалистами), катушка мощного электромагнитного реле К1 обесточена. Через свободнозамкнутые контакты реле на нагрузки поступает номинальное напряжение питания.

Рис. 1.33

Далее представим такую ситуацию: один из столбов линии электропередачи становится жертвой таранной атаки транспортного средства (варианты - от халатности электромонтеров до природных стихий). Что-то обрывается, что-то замыкает, в результате «нулевой» уравнивающий провод становится фазным. К аналогичному эффекту могут привести и неполадки на электроподстанции или в распределительном щите. Так как вход «Заземление» защитного устройства, собранного по схеме на рис. 1.33, имеет надежное электрическое соединение с почвой, то на катушке реле появляется напряжение 160...250 В переменного тока, что приводит к размыканию его контактов и обесточиванию нагрузок. Включенные встречно-последовательно стабилитроны VD1, VD2 устраняют возможное легкое гудение реле при нормальном электроснабжении. Резистор R1 ограничивает ток через обмотку реле К1. Неоновая лампа тлеющего разряда HL1 светится при аварии. Конденсатор С1 препятствует возникновению дуги при размыкании контактов реле.

Если для подключения устройства, собранного по схеме рис. 1.33, нет возможности сделать хорошее заземление (что случается весьма редко), то можно собрать чуть более сложное устройство по схеме рис. 1.34.

Когда напряжение сети не превышает заданное, мощные высоковольтные стабилитроны VD1-VD4 большую часть времени сетевого периода закрыты, действующего напряжения на обмотке реле недостаточно для размыкания его контактов, нагрузка не отключена. Светящийся индикатор на двуполярном светодиоде HL2 сигнализирует о нормальном электроснабжении.

Рис. 1.34

Если есть возможность, то не будет лишним изготовить оба варианта защитных устройств и эксплуатировать их совместно, что повысит защищенность вашего оборудования от перенапряжения. Максимальный суммарный ток потребления всех подключаемых нагрузок не должен быть больше 20 А.

Электромагнитное реле типа РПУ-0-УХЛ4 имеет высокоомную обмотку сопротивлением около 5 кОм и предназначено для работы при напряжении 220 В переменного тока частотой 50 Гц. Его можно заменить близким по параметром РП21-УХЛ4 по ГОСТ17523-85. Конденсатор С1 - высоковольтный типа К15-5. Светодиод любой из серий L937, L57. Стабилитроны типа КС930А с напряжением стабилизации около 130 В можно заменить на близкие по параметрам КС950А, КС630А, КС650А. Их необходимо установить на небольшие теплоотводы. Стабилитроны Д815Е заменяются на любые с напряжением стабилизации 9...15 В.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008