Качество электроэнергии. Кривые CBEMA
На сегодняшний день в эксплуатации находится огромное количество самых разнообразных бытовых приборов, которые с каждым годом оснащаются все более сложной электроникой. Стабильная работа всего электрооборудования полностью зависит от качества электроэнергии. Большинство проблем электронного оборудования в быту и на производстве связаны с резкими провалами и пиковыми всплесками сетевого напряжения. Для уменьшения количество отказов электронного оборудования из-за нестабильного напряжения методом проб и ошибок были созданы кривые CBEMA (Computerand Business Equipment Manufacturers Association), описывающие способность оборудования выдерживать отклонения напряжения питания от номинального. Кривые показывают зависимость величины отклонения питающего напряжения от интервала времени этого воздействия и определяют область, в пределах которой электронное оборудование должно функционировать непрерывно и без сбоев.

увеличить (jpg, 132 КБ)

Красные линии показывают максимальное и минимальное напряжение, не приводящее к сбоям в работе оборудования по отношению ко времени. В идеале такие кривые должны описывать фактические показатели сети, а производители электронной техники подстраиваться под такие фактические данные. Проблема заключается в том, что если оборудование большинства производителей действительно укладывается в эти требования, то этого нельзя сказать о фактических показателях качества электроэнергии в электросетях.
Отсюда напрашивается вывод – для обеспечения сохранности электронного оборудования при возмущениях сетевого напряжения необходимо устройство защиты. Устройство защиты должно иметь аналогичную характеристику (с небольшим запасом для устранения ложных срабатываний). Это значит, что при выходе сетевого напряжения за пределы зелёной области кривой, устройство защиты должно отключать электронное оборудования от сети.
Таким прибором является реле напряжения – устройство защиты, способное за доли секунды обесточить потребители при выходе питающего напряжения за пределы допустимых границ.
В быту такие приборы появились в более упрощённом и законченном виде: это готовое к работе устройство, которое призвано защитить бытовые приборы от опасного уровня сетевого напряжения.
Реле напряжения представляет собой совокупность электронного устройства контроля напряжения и силовой части разъединителя нагрузки, собранные в одном корпусе.
Устройство контроля напряжения может быть изготовлено на базе компаратора (от англ. comparator – сравнивающее устройство) или микропроцессора.
Схемы, собранные на базе компаратора, являются наиболее дешевыми и изготавливаются с фиксированными порогами срабатывания. Порог срабатывания – уровень нижнего или верхнего входного напряжения при достижении значения, которого, реле отключит питание выходной цепи. Фиксированные пороги, как правило, устанавливаются заводом изготовителем в соответствии с действующим стандартом (220 В ± 10 %).
Микропроцессорные реле напряжения отличаются плавной регулировкой верхнего и нижнего порога срабатывания. В реле такого типа пороги срабатывания не фиксированные. То есть могут быть изменены пользователем по своему усмотрению (например, для оборудования требующего более точного уровня входного напряжения ±5 %).
Главным параметром реле напряжения является быстродействие. Время срабатывания реле должно гарантировать безопасность подключенного оборудования.
Силовая часть устройства должна обеспечивать непрерывное надежное электропитание потребителя без нагрева силовых контактов.
Практически все реле имеют функцию временной задержки подключения нагрузки, чтобы избежать передачи в нагрузку бросков и искажений синусоидального напряжения, возникающих при сетевых подключениях. Так же, как и с порогами срабатывания, время задержки может быть зафиксировано заводом-изготовителем, а может быть заложена и функция регулировки.
Более дорогие модели реле напряжения имеют возможность регулировки времени задержки. Такие реле пригодны для эксплуатации совместно с холодильным и климатическим оборудованием.
Это связано с реальной опасностью выхода из строя компрессора даже при кратковременном пропадании напряжения в сети. Так, например, хладагент при работе холодильника или кондиционера находится под большим давлением, которое создается компрессором. Внезапное отключение сети приведет к остановке электродвигателя и к образованию в различных частях системы разности давлений. На выходе компрессора в течение некоторого времени давление останется высоким. В связи с этим при быстром восстановлении электропитания электродвигатель будет находиться в заблокированном состоянии, что может привести к повреждению оборудования.
В отличие от стабилизатора реле напряжения не выравнивает напряжение в сети, а только отключает защищаемый участок при повышении или понижении напряжения и автоматически включает его при стабилизации напряжения в сети. Поэтому оно весьма эффективно при аварийных ситуациях, возникающих в результате обрыва проводов, перегрузки, перекоса фаз и т. п.
В зависимости от типа подключения реле напряжения подразделяются на однофазные и трехфазные.
Однофазные реле напряжения предназначены для защиты однофазной нагрузки от недопустимых колебаний сетевого напряжения. Могут применяться как самостоятельные коммутационные устройства, так и для управления другими коммутационными аппаратами, например, магнитными пускателями.
Трехфазные реле напряжения используются для защиты трехфазных потребителей от недопустимых колебаний напряжения в сети, обрыве и перекосе фаз, слипании и нарушении чередования фаз. Могут использоваться совместно с устройствами, где необходимо осуществлять постоянный контроль наличия и качества фаз.

Причины для установки реле контроля напряжения
Согласно стандарту допускается отклонение напряжения от нормы в 220 вольт на 10 %, т. е. если в сети от 198 до 242 В, то это норма. Пониженное напряжение часто связанно с износом линий электропередач и возросшей нагрузкой на них. Повышенное напряжение бывает реже, но оно более опасно. Иногда внезапное отключение подачи напряжения сопровождается импульсными помехами, когда происходит бросок напряжения и тока. Реже, но всё же иногда бывают случаи попадания в квартирные электрические сети напряжения в 380 В вместо 220 В, в результате чего высока вероятность выхода из строя электробытовой техники. Если по пониженному напряжению еще можно думать о том, купить устройство защиты или нет, то от повышенного напряжения устройство защиты нужно устанавливать однозначно.
Повышенное напряжение случается также вследствие аварийного состояние проводки в жилых домах, когда в результате обрыва общего нулевого провода соседние фазы оказываются под опасным напряжением в 380 В. В квартиры однофазное напряжение подается из трехфазной сети (ноль – фаза). При обрыве ноля напряжение будет зависеть от нагрузки на соседние фазы. Поскольку нагрузка разная, то и напряжение на бытовых электроприборах будет разное, вплоть до 380 В. Значительное превышение нормального уровня входного напряжения ведет к выходу из строя техники и возможному ее возгоранию. Многие люди, не задумываясь, уходят из квартиры, оставляя подключенными к сети телевизоры (в режиме ожидания), музыкальные центры, стиральные и посудомоечные машины, холодильники, компьютеры и роутеры. Возможным решением проблемы может быть установка реле контроля напряжения.

Выбор реле контроля напряжения
Реле большой мощности, как правило, монтируются на DIN-рейку, требуют монтажа электриком, что не всегда удобно. Следует помнить, что такое реле напряжение не имеет встроенной защиты от высоких токов. Перед реле напряжения на DIN-рейке должен быть установлен автоматический выключатель. Автомат подбирается номиналом на 20–30 % ниже, чем номинал реле.
При необходимости защитить точечные источники потребления целесообразнее купить реле напряжения для установки в розетку. Они не требуют монтажа и просты в использовании.

Однофазное реле напряжения с возможностью регулировки времени задержки и порогов срабатывания

Такое реле напряжения устанавливается непосредственно в розетку и используется для защиты отдельных потребителей или их групп. Реле управляется микроконтроллером,который осуществляет анализ текущего питающего напряжения и отображает его действующее значение на цифровом табло. Отключение нагрузки осуществляется электромагнитным реле. Для установки допустимых пределов входного напряжения и времени задержки используются кнопки (см. инструкцию пользователя).

Однофазное реле напряжения с фиксированными порогами срабатывания и временем задержки

Такое реле напряжения также устанавливается непосредственно в розетку и используется для защиты отдельных потребителей или их групп. Схема осуществляет анализ текущего питающего напряжения. Отключение нагрузки осуществляется электромагнитным реле. Пределы и время задержки имеют фиксированные значения и не регулируются.

Реле напряжения – это одно из тех устройств, которые желательны в каждом доме и вообще везде, где есть электроприборы или устройства, работающие от сети. Наиболее они эффективны в случае аварийных ситуаций, возникающих в результате обрыва проводов, перегрузки, перекоса фаз и т. п.