Автоматическая защита сетевой радиоаппаратуры

2. Автоматическая защита сетевой радиоаппаратуры

Автоматическая защита сетевой радиоаппаратуры

По ГОСТу сетевая радиоаппаратура должна сохранять работоспособность при изменении питающего напряжения в диапазоне 187…242 В (220 В +10-15%). В городской сети напряжение в течении дня может сильно отличаться от номинала 220 В.

Это часто бывает в зимний период, когда подключаются мощные потребители энергии, например электронагреватели, и напряжение в сети “просаживается” до границы нижнего допуска.

Особенно не любят снижения напряжения ниже допустимой величины (187 В) импульсные источники питания телевизоров, видеомагнитофонов, персональных компьютеров, а приведенные в предыдущей статье устройства не защищают радиоаппаратуру от пониженного напряжения в сети.

Как показывает практический опыт, имеющиеся в продаже простейшие отечественные сетевые фильтры типа “Пилот” и аналогичные импортные блоки (даже с индикацией нахождения напряжения в допустимом интервале) не обеспечивают сохранности аппаратуры в случае отклонения сетевого напряжения за допуск. Сетевые фильтры

борются только с кратковременными выбросами и помехами, а стоят неоправданно дорого. По этой причине пришлось заняться изготовлением собственного устройства, которое сможет следить постоянно за состоянием напряжения в сети и вовремя спасет радиоаппаратуру.

Приведенная на рис. 1.4 и 1.5 схема позволяет быстро (за 4…10 мс) автоматически отключить радиоаппаратуру или любую другую нагрузку от сети в случае отклонения напряжения за допустимый диапазон.

Блок защиты был изготовлен для питания персонального компьютера и используемых совместно с ним устройств, поэтому внутри содержит также фильтр от сетевых помех (элементы С1…СЗ и Т1). Применение сетевого фильтра не будет лишним для питания любой

радиоаппаратуры. Кроме того, схема обеспечивает защиту подключенной радиоаппаратуры от прерывистого исчезновения напряжения. Так, например, компьютер рекомендуется повторно включать не раньше чем через 15…30 с— когда внутри него закончатся все переходные процессы в источнике питания и других узлах.

Электрическая схема устройства состоит из источника питания для схемы управления выполненного на трансформаторе Т2, стабилизатора напряжения DA1, компараторов (DA2, DA3) контроля уровня напряжения и узла задержки на микросхеме (DD1).

Применение компараторов позволяет с высокой точностью настроить необходимые пороги срабатывания защиты, а схема задержки, собранная на КМОП триггерах (DD1.1 и DD1.

2), исключает дребезг срабатывания реле в случае, если сетевое напряжение находится на границе срабатывания защиты.

Устройство включается переключателем SA1. Переменное напряжение, снимаемое со второй обмотки (22-23) трансформатора Т2, используется для контроля уровня напряжения. Оно преобразуется в постоянное (VD7) и через делитель R8-R7 подается на входы компараторов DA2/2, DA3/3. Их пороги срабатывания устанавливаются: на превышение допустимого напряжения резистором R4, а на снижение — подстройкой R6.

В компараторах используются эмиттерные выходы внутренних транзисторов, что обеспечивает их совместную работу на одну нагрузку — R10. На резисторе R10 будут появляться импульсы или положительное напряжение (уровень лог. “1” для триггеров DD1) в момент нахождения сетевого напряжения на уровне порога или за его пределами.

Узел задержки включения работает следующим образом. Если сетевое напряжение находится в пределах допуска — на R10 будет нулевой уровень. При первоначальном включении цепь из С7 и R10 за счет тока, проходящего при зарядке С7, формирует короткий импульс начальной установки триггера DD1.2 (на выходе DD1/1 при этом будет лог. “0”).

Аналогичная цепь из элементов C9-R11 формирует более широкий импульс на входе DD1/8 (на DD1/13 появится лог. “1”). Как только через резистор R12 зарядится конденсатор С8 (появится лог. “1” на входе R) — триггер DD1.1 вернется в исходное состояние (DD1/12 — “1”, DD1/13 — “О”). При этом положительный фронт импульса на входе DD1/3 (при наличии уровня лог.

“1” на DD1/5) переключит триггер DD1.2 и на выходе DD1/1 появится лог.

“1”. При этом реле К1 включится и своими контактами К1.1-К1.2 подаст сетевое напряжение в нагрузку.

Если же сетевое напряжение находится на краю допуска или за его пределами — в момент включения схемы (SA1) на резисторе R10 будут присутствовать соответственно импульсы или лог. “1” и на выходе DD1/13 появится лог. “0”. В этом случае триггер DD1.2 не включит репе.

При изготовлении устройства использованы детали: постоянные резисторы типа МЛТ; подстроенные R4, R6 типа СПЗ-19а; конденсаторы С1…СЗ типа К42У-2 на 630 В; С4 — К52-11 на 32 В; С5, С6 — типа К50-35 на 25 В; С7…С9 — К10-17. Можно отметить, что схема не критична к выбору номиналов элементов и для ее сборки могут применяться резисторы и конденсаторы ближайших значений из ряда.

Так как КМОП микросхемы обладают малой нагрузочной способностью, для включения реле используется транзистор VT1 с большим коэффициентом усиления. Его можно заменить на КТ972.

Светодиоды HL1, HL2 подойдут любые из серии КИПД.

Конструктивно все элементы схемы блока управления А1 расположены на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1…3 мм с размерами 85х60 мм, рис. 1.6. Плата имеет три объемных перемычки, что делает проще ее изготовление (разводку проводников).

Для удобства соединения платы с внешними цепями установлен разъем Х1 типа МРН14 (на печатной плате вилка). Гнезда XS1…XS3, так же как и сетевая вилка ХР1, должны соответствовать евростандарту, а число гнезд может быть увеличено до нужного количества.

Реле К1 типа ТКЕ54ПОД или более современные из серии РНЕ44. Если блок будет использоваться только для питания компьютерных устройств, то может быть использовано также реле типа РЭН33.

Трансформатор Т1 является дросселем и изготавливается самостоятельно на броневом магнитопроводе типоразмера ШЛ25х20 (сечение железа в месте расположения обмоток 25х20 мм). Обе обмотки содержат по 60…

70 витков проводом ПЭЛ-2 диаметром 0.8…1,0 мм. А для того чтобы обеспечить симметричность обмоток — число витков в них должно быть одинаковым. Намотка выполняется на каркасе со средней перегородкой, рис. 1.7.

Перегородка позволя-

ет исключить пробой изоляции между проводами обмоток. Такой дроссель фильтра дает возможность подключать к гнездам XS1…XS3 нагрузку с общей мощностью до 2 кВт.

Источник: http://lib.qrz.ru/node/4839

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

Это устройство отключает от сети бытовую радиоаппаратуру после перевода ее в так называемый дежурный режим. Необходимость подобного устройства обусловлена тем, что часть аппаратуры не имеет механического сетевого выключателя и в выключенном состоянии на самом деле полностью не выключается, а переходит в дежурный режим.

Хотя потребляемый в этом случае ток невелик, постоянное нахождение под сетевым напряжением увеличивает возможность повреждения аппаратуры при возникновении аварийных ситуаций в питающей сети.

Принцип работы предлагаемого устройства, как, впрочем, и многих аналогичных, основан на том, что ток, потребляемый аппаратурой в рабочем и дежурном режимах, существенно различается. Схема устройства показана на рис. 1. В нём в качестве коммутирующего элемента применено электромагнитное реле.

Полевой транзистор выполняет функцию стабилизатора (ограничителя) напряжения (1, 2], диодный мост VD1 выпрямляет переменное напряжение, конденсатор С1 сглаживает пульсации. Позистор RK1 совместно с конденсатором СЗ обеспечивают задержку автоматического отключения устройства после его подключения к сети.

При кратковременном нажатии на кнопку SB1 напряжение сети через диодный мост и обмотку реле поступает на нагрузку и последовательно соединённые конденсатор СЗ и позистор RK1.

Сопротивление позистора в этот момент невелико (около 20 Ом), и через конденсатор СЗ протекает ток около 150 мА, определяемый его ёмкостью.

Этого тока достаточно для срабатывания реле К1, поэтому его контакты К1.1 замкнутся.

Напряжение срабатывания применённого реле — 4 В, отпускания — 1,5 В.

Когда напряжение на конденсаторе С1 (и обмотке реле) превысит 3,5 В, полевой транзистор откроется и ограничит напряжение на нём на уровне 3,4…3,6 В.

Но из-за наличия цепи R1C2 транзистор открывается с задержкой в несколько секунд. Поэтому сначала реле сработает, а затем напряжение на нём уменьшится, но контакты останутся в замкнутом состоянии.

Так устройство поддерживает само себя во включённом состоянии. Об этом сигнализирует светодиод HL1.

Через 1…2 мин вследствие саморазогрева позистора RK1 его сопротивление резко возрастёт, ток через него и конденсатор СЗ уменьшится примерно до 4…5 мА.

Если нагрузка останется в дежурном режиме, потребляемого ею тока окажется недостаточно для удержания реле, его контакты разомкнутся, устройство и нагрузка обесточатся.

Но если до этого момента перевести нагрузку в рабочий режим, потребляемый ею ток возрастёт, и его хватит для поддержания реле во включённом состоянии. В этом состоянии, независимо от тока, потребляемого нагрузкой, на обмотке реле присутствует стабильное напряжение.

Если нагрузку перевести в дежурный режим, ток через неё уменьшится в несколько раз. Поскольку полевой транзистор отреагирует на это изменение с задержкой, ток через реле резко уменьшится, и его контакты разомнутся. Так устройство отключит себя и нагрузку от сети.

Максимально допустимый ток, который может потреблять нагрузка, зависит от параметров применённых элементов. В данном случае — 4 А (допустимый ток диодного моста). Но следует учесть, что большая часть тока нагрузки протекает через полевой транзистор, и на нём рассеивается мощность.

Так, при токе 1А на транзисторе рассеивается мощность около 3 Вт, поэтому потребуется снабдить его теплоотводом с соответствующей площадью.

Все элементы, кроме вилки, розетки и кнопки, размещены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм, чертёж которой показан на рис. 2.

В устройстве применены резисторы Р1 -4, С2-23, МЛТ, позистор — трёхвыводный с маркировкой D480 4R5MD от компьютерного кинескопного монитора фирмы Sony, его сопротивление при комнатной температуре — около 20 Ом.

Оксидные конденсаторы — импортные, СЗ — плёночный, он должен быть рассчитан на работу в сети, подойдут конденсаторы, которые применяются в сетевых фильтрах компьютерных блоков питания.

Светодиод — любой маломощный красного цвета свечения повышенной яркости.

Полевой транзистор — мощный с напряжением открывания 2…3 В. Реле — с номинальным напряжением 5…6 В, контакты которого обеспечивают коммутацию сетевого напряжения и ток в несколько ампер. В авторском варианте применено реле JW1FHN-DC6V. Кнопка — с самовозвратом, она должна обеспечивать коммутацию сетевого напряжения и тока нагрузки.Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Её размещают в пластмассовом корпусе подходящего размера. На передней стенке закрепляют кнопку и светодиод, на задней — розетку для подключения нагрузки и сверлят отверстие для сетевого кабеля.

В этом устройстве можно обойтись без кнопки, сделав толкатель для якоря реле (рис. 4).

Для этого аккуратно снимают крышку 1 корпуса реле, напротив якоря 2 сверлят отверстие, в которое вставляют пластмассовый не выпадающий толкатель 3.

Плату устройства располагают так, чтобы толкатель выступал из корпуса устройства. В этом варианте включение устройства осуществляют нажатием на толкатель.

В некоторых случаях позистор, конденсатор СЗ и резистор R3 можно исключить. Это окажется возможным, если ток нагрузки в дежурном режиме превышает ток срабатывания реле.

Но тогда устройство будет работать только с конкретной аппаратурой.

Источник: http://www.radiochipi.ru/avtomaticheskij-vyklyuchatel-otklyucheniya-ot-220-radioapparatury/

Автомат защиты сети

Источник: https://electric-220.ru/news/avtomat_zashhity_seti/2017-06-14-1295

Устройства Защиты аппаратуры от повышенного напряжения в сети

Источник: http://electro-tehnyk.narod.ru/docs/zachita.htm

Устройства защиты электрической сети

К сожалению, в домашней электрической сети вполне возможна пожароопасная ситуация из-за перегрузки или короткого замыкания, в результате чего могут возникать значительные токи, приводящие к стремительному нагреванию проводов. Могут также происходить утечки тока на корпус оборудования и в строительные конструкции из-за разрушения изоляции проводов или ошибок при монтаже.

В наше время уже обычным явлением считаются колебания сетевого напряжения. Они могут возникать из-за включения мощных нагрузок, междуфазного замыкания или обрыва нулевого провода в сети. Иногда значения напряжения могут быть ниже допустимого уровня, а иногда они достигают значений свыше 400 В.

Более опасными являются отклонения напряжения в большую сторону. Именно это приводит к поломке дорогостоящей бытовой техники и созданию аварийных ситуаций. Следует учитывать также и возникновение в воздушной линии электропередач импульсов высокого напряжения, возникающих из-за грозовых разрядов.

Их величина может достигать нескольких тысяч вольт, а длительность — в несколько микросекунд.

Для защиты внутренней домашней сети и электрического оборудования от так называемого плохого электричества применяются защитные устройства, которые можно разделить на три группы.

К первой группе относятся плавкие предохранители и автоматические пробки, автоматические выключатели. Эти приборы защищают сеть от повышенных токов перегрузки и короткого замыкания.

Устройства, которые относят ко второй группе, разрывают электрическую цепь сразу же при возникновении токов утечки. Это — устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы.

Третью группу составляют приборы, защищающие сеть от перепадов напряжения, а также от импульсных скачков перенапряжения. Такими надежными устройствами являются реле напряжения (РН) и устройства защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов (УЗИП).

За редким исключением все защитные приборы монтируются в распределительных щитах прямо на вводе в дом и позволяют надежно защитить домашние электрические сети и приборы от аварий, а человека от поражения электрическим током.

Наиболее распространенные аварийные ситуации:

• утечки тока на отдельных участках цепи или внутри оборудования, вызванные повреждением изоляции;
• короткое замыкание и перегрузка сети сверх нормы, допустимой для данной проводки, по причине подключения мощных приборов;
• кратковременные импульсные напряжения большой величины, возникающие, как правило, из-за грозовых разрядов;
• значительные колебания сетевого напряжения из-за аварий во внешней сети.

Плавкие предохранители

Простейшим устройством защиты от короткого замыкания или перегрузки является плавкий предохранитель, который устанавливается в несгораемый корпус, называемый электрической пробкой.

Он работает следующим образом: при увеличении значения электрического тока в цепи выше номинального тонкая проволока предохранителя расплавляется и разрывает электрическую цепь, защищая проводку от перегрева и возгорания. После этого плавкий элемент пробки требует замены.

Следует знать, что плавкие предохранители не всегда могут защитить человека от поражения электрическим током, так как они имеют относительно длинное время срабатывания на короткое замыкание. В бытовой сети коттеджа или квартиры применяются плавкие предохранители, рассчитанные на силу тока от 10 до 32 А.

Пробки автоматические

Пробка автоматическая (ПАР), предназначенная для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий, по способу установки идентична обычной пробке и взаимозаменяема с нею. Но пробка-автомат является многоразовым устройством и не требует замены.

Она оснащена тепловым расцепителем с биметаллической пластинкой. При нагреве под действием проходящего через пластину большого тока пластина выгибается и приводит в действие механизм расцепления. Факт отключения легко обнаруживается по положению белой кнопки.

Основным недостатком автоматической пробки является достаточно продолжительное время срабатывания при небольших перегрузках, что вообще характерно для тепловых расщепителей. В бытовых сетях используются пробки, рассчитанные на номинальный ток от 16 до 32 А.

Выключатели автоматические

Для разрыва цепи, если сила тока в ней вдруг превысила допустимую величину, предназначены автоматические выключатели. Таким образом они защищают электропроводку от перегрева при коротких замыканиях и перегрузках.

Современные автоматические выключатели оснащены как тепловым, так и электромагнитным расцепителями, что позволяет гарантированно защитить электрическую цепь при любой аварийной ситуации. В случае медленного возрастания тока до трех номиналов срабатывает тепловая защита.

В силу своей некоторой инерционности тепловая защита не реагирует на кратковременные скачки тока, что позволяет избежать ложных срабатываний при возникновении пусковых токов. А электромагнитный расцепитель обладает мгновенным действием, он защищает сеть от больших токов короткого замыкания.

Электромагнитный расщепитель представляет собой катушку с подвижным сердечником. Быстро растущий ток создает сильное магнитное поле, втягивающее сердечник, что и обеспечивает разрыв цепи. При этом электрическая дуга, которая возникает между контактами при расцеплении, гасится в специальной камере.

Каждый автоматический выключатель имеет свои технические характеристики. Это — величина номинального тока, класс автомата, его отключающая способность и токоограничение. Этими характеристиками следует пользоваться при подборе автомата для конкретного участка электрической
сети с учетом его параметров и назначения.

Автоматические выключатели бывают однополюсные, двухполюсные, трехлолюсные и четырехполюсные. Когда возникает аварийная ситуация, все их полюса отключаются одновременно.

Однополюсные автоматы 1P устанавливаются на разрыв фазного провода. В домашней сети они используются для защиты отдельного участка цепи с однофазными потребителями.

Двухполюсные автоматы 2Р — по сути, два однополюсных автомата в одном корпусе. Они соединены между собой общим рычагом снаружи и внутренним блокирующим устройством внутри. На обоих полюсах имеются тепловые и электромагнитные расцепители.

Для обеспечения синхронного отключения фазы и нуля служат общий рычаг и внутреннее блокирующее устройство.

Их устанавливают на вводе однофазной сети или для защиты проводки отдельной группы с мошной нагрузкой — сварочные аппараты, электрические плиты.

Двухполюсные автоматы 1P+N применяют для защиты групп освещения и групп розеток. В этом автомате нулевой полюс не имеет собственных расцепителей, он работает синхронно с фазным, как обычный выключатель, разрывающий цепь нуля.

Такой автомат обычно обозначается символом N на корпусе. Подобные устройства используют в основном при подключении на полюс N приборов сигнализации и автоматики, указывающих на состояние фазного полюса: вкл. I или откл. 0.

Трехполюсные автоматы имеют тепловые и электромагнитные расцепители на всех полюсах. Практически — это три однополюсных автомата в одном корпусе, которые одновременно разрывают все три фазы при аварийной ситуации, возникающей даже на одной фазе. Их применяют в сети трехфазного тока для зашиты проводки, ведущей к трехфазным потребителям.

Четырехполюсные автоматические выключатели устроены так, что способны одновременно размыкать и три фазы, и нулевой провод. Их устанавливают на вводе трехфазной сети.

Устройства защитного отключения

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для отключения цепи в случае появления токов утечки, дифференциальных токов. Таким образом, при достижении дафферетшалъкым током определенного значения УЗО срабатывает и размыкает цепь.

Уго означает, что УЗО предназначено для зашиты людей от поражения электрическим током, оно же предотвращает возгорание, вызванное замыканием на землю или на корпус электроустановки.

Эти функции не выполняются обычными автоматическими выключателями, реагирующими лишь на перегрузку или короткое замыкание.

Устройства защитного отключения в зависимости от характера нагрузки в защищаемой сети подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G. В бытовых сетях чаще всего используются УЗО типов АС и А. УЗО могут быть однофазными и трехфазными. В однофазных устройствах сравниваются токи фазы и нуля, а в трехфазных УЗО — уже суммы токов фаз с током в нулевом проводе.

По конструкции УЗО могут быть как электронными, так и электромеханическими.

Дифференциальные автоматические выключатели

Можно сказать, что дифференциальный автоматический выключатель — это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе. Подбор этого устройства достаточно прост, так как в этом случае все параметры уже учтены изготовителем. Подбирается оно по номинальному току и суммарному току утечки.

Номинальный ток дифференциальных автоматов выбирается из ряда 6, 8,10,13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А. Ток утечки принимается, исходя из особенностей защищаемого участка цепи. На рисунке показан дифференциальный автомат класса С с номинальным током в 25 А и током утечки 30 мА.

Дифференциальные автоматы устанавливают, как правило, для защиты отдельной цепи с мощным потребителем, например электроплитой.

Устройства защиты от перенапряжений

Устройства зашиты от импульсных перенапряжений (УЗИЛ) предназначены для предотвращения повреждений бытовой техники в случае мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или же грозовыми разрядами.

Устройства такого типа могут называться еще и ограничителями перенапряжений (ОП). Как правило, они изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе ОП из строя.

Обычно ограничители перенапряжений на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку и монтируются в распределительном щите после УЗО, причем с обязательным заземлением.

Только при правильном подключении обеспечивается срабатывание УЗО при возникновении тока утечки. Сгоревший варистор можно заменить, просто вытащив модуль из корпуса ОП и установив новый.

Читайте также:  Демонстрационный вв генератор

Для дополнительной защиты каждого прибора его можно включить в сеть через удлинитель, имеющий сетевой фильтр. В его конструкцию включены варисторы, которые подавляют импульсные скачки напряжения.

Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, в которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении прилагаемого напряжения. Эти устройства являются наиболее эффективным и дешевым средством зашиты от импульсных напряжений любого вида.

Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию, при нормальной эксплуатации он находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме варистор представляет собой изолятор, поэтому и не пропускает ток.

При возникновении же импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается и через него кратковременно может протекать ток силы, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения варистор вновь превращается в изолятор.

Контактор — это коммутационный аппарат, который управляется выключателем, реле, таймером или каким-либо другим датчиком.

Сам он не обладает защитными функциями, но эффективно работает в паре с реле напряжения или другим датчиком, обеспечивая своевременное отключение сети.

Он позволяет включить/выключить нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшой ток, самостоятельно справиться не могут.

Контакторы бывают как однофазными, так и трехфазными.

Основными параметрами, по которым выбирают эти приборы, являются:

• номинальный рабочий ток;
• номинальное рабочее напряжение сети;
• напряжение катушки управления;
• количество/вид дополнительных контактов.

Сегодня контакторы являются незаменимым элементом такой многофункциональной системы, как «Умный дом».

Стабилизаторы

Для защиты электрической цепи от колебаний напряжения часто используют стабилизаторы напряжения. Перед тем как сделать выбор стабилизатора напряжения, необходимо определить недостатки питающей электросети и диапазон колебаний напряжения.

Основными же параметрами, на которые необходимо обратить внимание при выборе стабилизатора напряжения, являются количество фаз, выходная мощность, диапазон входных напряжений, быстродействие. Здесь же нужно учесть и условия эксплуатации.

Выходная мощность стабилизатора определяется по суммарной мощности защищаемых приборов. Важнейшей характеристикой стабилизатора, гарантирующей надежность устройства, является его способность выдерживать максимальные перегрузки в сети в течение определенного промежутка времени.

Стабилизаторы напряжения небольшой мощности предназначены для защиты отдельных электроприборов, наиболее чувствительных к скачкам напряжения. Они подключаются к сети при помощи вилки и на выходе имеют одну или даже нескольких розеток. Дополнительная функция стабилизатора напряжения — возможность получения выходного напряжения, отличного от 220 В.

3231

Поддержите проект Энциклопедия строительства и ремонта, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Источник: http://StroyManual.com/ustroystva-zashhityi-elektricheskoy-seti/

Способы защиты устройств СЦБ от перенапряжения

Ситникова Т. Г., Селиверов Д. И. Способы защиты устройств СЦБ от перенапряжения [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Пермь, февраль 2013 г.). — Пермь: Меркурий, 2013. — С. 24-27. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/73/3122/ (дата обращения: 26.09.2018).

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами.

Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.

Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники и выравниватели. [1]

Самыми распространёнными средствами защиты от перенапряжений приборов перегонной сигнальной установки автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации являются вентильные разрядники типа РВНШ-250 или РВН-250.

Разрядник РВН-250 предназначен для защиты от перенапряжений электрических цепей аппаратуры автоматики с рабочим напряжением до 250В и обеспечивает мгновенное гашение дуги сопровождающего тока.

Разрядник штепсельный РВНШ-250 предназначен для защиты от перенапряжений электрических цепей аппаратуры автоматики с рабочим напряжением до 360В и обеспечивает мгновенное гашение дуги сопровождающего тока. Более поздняя разработка это разрядники РКН-600 предназначенные для замены разрядников типа РВНШ-250 в цепях защиты вводов питания и цепях ввода-вывода.

Он предназначен для защиты изоляции переменного тока с напряжением от 0 до 250В и постоянного тока с напряжением от 0 до 120В в устройствах автоматики от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов в линиях электропитания.

С 1989 года промышленностью выпускаются устройства УЗТ и устанавливаются взамен разрядников типа РВНШ-250. Устройства защиты тиристорные типов УЗТ-1 и УЗТ-2 предназначены для защиты аппаратуры электрических цепей переменного тока с частотой до 75Гц и рабочим напряжением до 220В (УЗТ-1) либо до 60В (УЗТ-2) от коммутационных перенапряжений, возникающих на аппаратуре рельсовых цепей при аварийных режимах работы тяговой сети.

Для защиты от перенапряжений полупроводниковой аппаратуры СЦБ предназначены выравниватели разных типов. С 1973 года выпускаются керамические выравниватели типа ВК-10.

Выравниватели ВОЦШ-220 и ВОЦШ-110 предназначены для защиты от перенапряжений полупроводниковой аппаратуры СЦБ и связи в электрических цепях с номинальным напряжением 220 и 110В переменного тока частотой 50 Гц.

Выравниватели типа ВОЦН-24 и ВОЦН-36 пришли на смену выравнивателям ВОЦШ-220 и ВОЦШ-110 и предназначены для защиты аппаратуры рельсовых цепей на участках с автономной тягой и другой низковольтной аппаратуры от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов в контактной сети электрифицированных железных дорог. [2]

Несмотря на многолетний опыт эксплуатации, перечисленные выше средства грозозащиты, оказались недостаточно надёжными и эффективными.

Кроме того, они требуют периодической проверки и сами могут стать причиной возгорания оборудования, в результате которого выходили из строя полупроводниковые элементы приборов, происходили пробои изоляции обмоток сигнальных трансформаторов, прожоги штепсельных плат реле.

Иногда срабатывание выравнивателей и разрядников приводило к выходу из строя питающего кабеля, оплавлению монтажа и даже возгоранию релейных шкафов, что усугубляло ситуацию и увеличивало продолжительность отказа.

Из-за отсутствия удалённого мониторинга состояние этих устройств защиты после воздействия грозовых перенапряжений электромеханикам СЦБ приходится менять разрядники и выравниватели, что требует дополнительных трудозатрат.

Для исключения возгорания релейных шкафов автоблокировки от элементов защиты специалистами хозяйства автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» предпринимались разные меры.

Наиболее эффективным оказался способ предложенный эксплуатационниками Дальневосточной железной дороги, при котором выравниватели и разрядники выносятся из релейного шкафа и размещаются в отдельно стоящем путевом ящике.

Такой способ помог повысить защищённость сигнальных точек автоблокировки на участках повышенной грозовой активности на 30%.[6. c.25-26]

Одним из современных и эффективных средств защиты является защитный фильтр ЗФ-220, который устанавливается не в релейном шкафу, а в специальном кабельном ящике на опоре.

По сравнению с распространенными элементами защиты от перенапряжений выравнивателей ВОЦШ и разрядников РВНШ защитный фильтр ЗФ-220 имеет более низкий порог срабатывания, меньшее значение остаточного напряжения и в своем составе содержит более энергоемкие элементы защиты, что обеспечивает большую надежность помехозащищенность аппаратуры СЦБ. Защитный фильтр ЗФ-220 имеет встроенные средства обогрева, что обеспечивает стабильность характеристик при низких значениях температуры окружающей среды.

Защитный фильтр ЗФ-220М содержит счетчик выработки ресурса защитных элементов, что позволяет дистанционно контролировать ресурс элементов защиты средствами диспетчерского контроля, либо по органам индикации на корпусе блока.[4]

Следует отметить, что задолго до появления фильтров ЗФ, ещё в 90-х годах, проходила опытные испытания аппаратура защиты от импульсных перенапряжений, разработанная специалистами ДВГУПС: ключевое защитное устройство «КЗУ», защитный многофункциональный тиристорный ключ «ЗАМОК-Т» и сетевой фильтр ввода питания релейных шкафов «ФСРШ». Эти устройства были установлены для защиты вводов питания автоблокировки на участках с высокой грозовой активностью.

В устройствах СЦБ с такой защитой повреждений не наблюдалось.

По мнению работников дистанции СЦБ эти приборы имеют ряд достоинств: низкое остаточное напряжение при грозовом воздействии, стабильность характеристик во времени и по уровню срабатывания, возможность настройки устройств на любой уровень защиты.

Но к их недостаткам можно отнести отсутствие информационных каналов о срабатывании устройств защиты для подачи в систему диспетчерского контроля, которыми обладает современное средство защиты аппаратура «БАРЬЕР-АБЧК».[6. c. 26]

Аппаратура «БАРЬЕР-АБЧК» – современное и эффективное средство защиты, которое включается в разрыв внешних цепей сигнальной установки и защищающее устройства автоблокировки от импульсных помех, проникающих со стороны источников электропитания, рельсовых и линейных цепей. В разработанном изделии «БАРЬЕР-АБЧК» реализованы решения, повышающие надёжность и сокращающие затраты на обслуживание как защищаемой аппаратуры, так и самой аппаратуры защиты.

Аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК» имеет средства контроля срабатывания защиты, вычисления ресурса и передачу сигнала о необходимости замены защитных элементов (80% ресурса) в аппаратуру диспетчерского контроля.

Аппаратура «БАРЬЕР-АБЧК» устанавливается на боковой стенке перегонного релейного шкафа с внешней стороны.

Аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК» выпускается в трёх исполнениях «БАРЬЕР-АБЧК-1», «БАРЬЕР-АБЧК-2», «БАРЬЕР-АБЧК-3».

Аппаратура «БАРЬЕР-АБЧК-1» и «БАРЬЕР-АБЧК-2» предназначена для защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений устройств числовой кодовой автоблокировки и переездной сигнализации.

Аппаратура защиты имеет средства контроля срабатывания защиты, вычисления ресурса и передачи сигнала о необходимости замены защитных элементов в аппаратуру диспетчерского контроля, размещается в шкафу аппаратуры защиты.

Отличительные особенности «БАРЬЕР-АБЧК-1» и «БАРЬЕР-АБЧК-2» заключаются лишь в способе их подключения к электрическим цепям релейного шкафа. Подключение входных цепей блоков защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1» в релейном шкафу производится на клеммы, на которые разделаны вводы кабелей релейного шкафа.

При этом монтажные провода, увязанные в жгут из шкафа «БАРЬЕР-АБЧК-1» в релейный шкаф автоблокировки передаются через специальное отверстие.

Шкаф аппаратуры «БАРЬЕР-АБЧК-2» в свою очередь установлен на отдельной стойке для релейных шкафов, а сообщение между шкафами организуется посредством сигнально-блокировочного кабеля, уложенного в земле и вводимого через защитные трубы.

Аппаратура «БАРЬЕР-АБЧК-3» предназначена для установки на внутренней стенке задней двери релейного шкафа, а в целом функции этой аппаратуры идентичны «БАРЬЕР-АБЧК-1» и «БАРЬЕР-АБЧК-2». [3]

Современным модифицированным исполнением аппаратуры защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1-3» является аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1М-3М», которая также предназначена для защиты устройств числовой кодовой автоблокировки и переездной сигнализации от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Она устанавливается на участках железнодорожных линий с любым видом тяги и релейными шкафами числовой кодовой автоблокировки.

В сравнении с аппаратурой защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1-3» аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1М-3М оптимизирована для защиты как одиночных, так спаренных и сигнальных установок, увеличена нагрузочная способность по току, увеличена энергоемкость элементов защиты.

В состав и функциональные возможности устройства могут изменяться в зависимости от условий применения, предусмотрена функция отключения варисторов при перегреве с передачей информации об отключении в цепи ДК, исключены элементы печатного монтажа.

Модуль регистрации модернизированной аппаратуры имеет функции вычисления выработки ресурса и подсчета количества срабатываний элементов защиты, повреждение модуля защиты не приводит к отключению защищаемой цепи, снижена масса и уменьшены габариты.[5]

Вследствие применения принципиально новой защиты от перенапряжений «ББАРЬЕР» и ЗФ-220 уменьшается количество нарушений нормальной работы устройств автоблокировки и сбоев автоматической локомотивной сигнализации. Более того эти устройства позволяют организовать дистанционный контроль выработки ресурса элементов защиты, в результате чего сокращаются эксплуатационные расходы на обслуживание элементов защиты.

Литература:

1. Анализ влияния атмосферных перенапряжений на устройства автоблокировки». www.dc-neman.ucoz.ru
2. Сороко, В.И., Розенберг, Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.2.3-е изд.М.: Москва: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000.-1008 с.
3. Аппаратура защиты «БАРЬЕР-АБЧК». Технические решения по включению числовой кодовой автоблокировки ЕИУС.646181.004 ТР12006.
4. Защитный фильтр ЗФ-220. stalenergo.ru
5. Аппаратура защиты «Барьер-АБЧК-М». http://www.stalenergo.ru
6. Защита систем ЖАТ от грозовых и коммутационных перенапряжений. Журнал «АСИ» №4 2011г.

Источник: https://moluch.ru/conf/tech/archive/73/3122/