Дерево, молния, обрыв. Как защитить свою технику от аварий в электросети

Зачем нужно стабилизировать напряжение

Колебания напряжения в сети происходят постоянно. Даже в многоквартирных домах. Как правило, это связано с изменением нагрузки. При включении мощных электроприборов напряжение в сети падает — чаще всего это наблюдается вечером, когда люди приходят с работы и в округе включают одновременно свет и множество приборов.

Кроме того, падение напряжения происходит в случае большого сопротивления в проводах — например, если электрическая ветка слишком длинная. Поэтому, например, в частных секторах, расположенных вдалеке от ближайших трансформаторных станций, проблемы с электричеством — привычное дело.

Но гораздо хуже, если напряжение в сети поднимается. Такое происходит, например, если резко и одновременно выключить все мощные приборы в доме. Но чаще — из-за различных непредвиденных ситуаций:

• аварий на трансформаторных подстанциях;
• обрывов и замыканий на линиях электропередачи (например, из-за падения дерева или смыкания с линией высокого напряжения на троллейбусных и трамвайных линиях);
• попадания молнии в линии электропередачи или трансформаторную подстанцию;
• включения и выключения мощного промышленного оборудования в смежной сети;
• проведения сварочных работ;
• плохого качества материалов разводки домовой сети;
• обрыва или ослабления контакта «ноль» в общем коммутационном щитке дома;
• ослабление «заземления».

Отчасти решить проблему скачков напряжения в отдельно взятом доме призваны различные приборы.

Реле напряжения

Реле напряжения — относительное дешёвое устройство, которое может спасти домашнее электрооборудование от скачков напряжения и перегорания. Делает оно это максимально простым способом: просто вырубает электричество, если происходит скачок.

Как работает

Реле представляет собой небольшое устройство-коробочку с парой-тройкой кнопок или тумблеров, которое устанавливается на входной кабель в дом или квартиру ещё до всех автоматических выключателей.

Его задача — разомкнуть цепь и прервать подачу питания, если напряжение выйдет за пределы установленного максимального или минимального значения.

Такие реле не нужно потом включать вручную: когда напряжение вернётся в необходимые пределы, цепь снова замкнётся и питание восстановится.

Сколько стоит

Стоить такие устройства могут от 1000 до 5000 рублей, но основной параметр, на который стоит обращать внимание при его покупке, — это максимальная суммарная нагрузка или мощность. О ней мы поговорим ниже.

Стабилизаторы напряжения

Более основательно подойти к вопросу нестабильной сети и при этом избежать постоянных отключений помогут стабилизаторы напряжения. Это приборы, которые трансформируют входное напряжение в безопасное для сети — те самые 220–230 В.

Сколько стоит

Стабилизаторы сильно различаются в цене в зависимости от типа. Стабилизаторы на дом стоят от 20 000 до 100 000 рублей. А на один прибор можно найти мини-стабилизатор и за 1000 рублей.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Стабилизаторы напряжения бывают разных видов под разные задачи.

Одни предназначены для того, чтобы защитить от перепадов напряжения конкретный прибор, например бойлер, газовый котёл, насос.

Другие способны обслуживать целый дом — обычно это довольно громоздкие и дорогие приборы, но зато более удобные в эксплуатации, и вы будете спокойны сразу за всю свою технику.

По типам стабилизаторы делятся на:

• Электромеханические стабилизаторы: работают медленно, но зато плавно и точно регулируют напряжение и не боятся кратковременных перегрузок (до 200% на несколько секунд). Во время срабатывания слышен звук работы — щелчки и жужжание.
• Релейные стабилизаторы: работают быстрее, но напряжение регулируют ступенчато, поэтому точность регулировки ниже. При переключении ступеней слышны негромкие щелчки..Выдерживают высокие перегрузки (1 сек — до 400%, 5 сек — до 200%).
• Электронные ступенчатые стабилизаторы: самые быстродействующие и абсолютно бесшумные. Работают почти по тому же принципу, что и релейные. Минус — сниженная устойчивость к перегрузкам (выдерживает отклонения всего на 20–40%).

Определившись с типом стабилизатора, нужно обратить внимание на основные параметры его работы:

• Фазность (однофазный или трёхфазный);
• Выходная мощность (от этого зависит, сколько приборов в доме он сможет обслуживать);
• Диапазон стабилизации (границы сетевого напряжения, при котором работает устройство);
• Точность стабилизации (максимальное отклонение выходного значения от заявленного);
• Система индикации/отслеживания его работы;
• Стойкость к перепадам температур (климатические условия работы).

Что зависит от каждого параметра — рассмотрим поближе.

Фазность

Однофазные приборы работают с потребителями однофазного тока (220 В). Это привычная нам всем электроника: компьютеры, вентиляторы, конвекторы, пылесосы, чайники и т. п.

Трёхфазные предназначены прежде всего для промышленной техники, которая потребляет 380 В. Это крупные печи, электродвигатели, насосы, станки. Если у вас есть хоть одно такое устройство, без трёхфазного стабилизатора не обойтись.

Иногда осмысленно ставить трёхфазные стабилизаторы на защиту дома с однофазными потребителями, если к нему подведены три фазы с напряжением 380 В — такие устройства безопасно преобразуют их в 220 В и защитят приборы от «перенапряжения».

Однако чаще всего лучшим и даже более экономным вариантом будет использование трёх однофазных стабилизаторов на каждую питающую фазу. Заодно это позволит избежать обесточивания всей системы, если одна из фаз по каким-то причинам выйдет из строя.

Выходная мощность

Активная выходная мощность — это второй ключевой вопрос при выборе стабилизатора, который потребует от вас внимательности и несложных математических вычислений. Вам нужно сложить все номинальные мощности ваших электроприборов и понять, сколько всего они потребляют на пике, если включить все одновременно.

Например, если вам необходимо подключить:

конвектор мощностью 1200 Вт + телевизор мощностью 300 Вт +водонагреватель мощностью 700 Вт = вам нужен будет стабилизатор мощностью минимум 2200 Вт, с учётом запаса — 2500–3000 Вт.

Нужно учитывать, что мощность приборов может быть активная и реактивная. Активная мощность у приборов, которые превращают электроэнергию в тепло — фен, чайник, водонагреватель, конвектор, утюг, электроплита. У них мощность делится на коэффициент 1, то есть, остаётся неизменной.

Реактивная же нагрузка относится к устройствам с электродвигателями, такими как стиральная машина, холодильник, посудомойка и т. п. У них коэффициент будет равен 0,7–0,8, а при делении на него их базовая мощность увеличится.

То есть если на холодильнике указана мощность 300 Вт, его полная мощность будет 300/0,7=430 Вт. А при запуске мотор потребит в 3–5 раз больше номинальной мощности, так что для его стабилизации потребуется устройство мощностью не менее 1500 Вт.

Вот примерные ориентиры, на какую мощность нужно рассчитывать для разных задач:

• до 0,4 кВт (до 500 ВА) — электролампы, маломощный электронный прибор, холодильник, телевизор;
• 0,5–1 кВт (600–1500 ВА) — бытовая техника небольшой мощности: блендер, кофеварка, компьютер;
• 1,5–3 кВт (2000–4200 ВА) — мощная бытовая техника: микроволновка, пылесос, стиральная машина, водяной насос высокого давления. А также полная защита небольшого дачного дома без электрообогрева;
• 3,5–5 кВт (4500–6500 ВА) — кухонная плита, мощная климатическая установка, полная защита небольшой квартиры;
• 5–10 кВт (7000–13000 ВА) — полная защита небольшого загородного дома без электрообогрева, подключение промышленного оборудования,
• более 10 кВт (более 13000 ВА) — электроснабжение коттеджа или большой квартиры с парой-тройкой конвекторов.

Это та самая суммарная нагрузка, которую должен выдерживать ваш прибор, будь то стабилизатор или реле. Если она слишком большая, стоит подумать на разделение питания дома на разные ветки, на каждой из которых будет стоять отдельный прибор.

Диапазон стабилизации

Любой стабилизатор имеет два диапазона входного напряжения:

• рабочий — границы сетевых значений, в которых он обеспечивает заявленную стабилизацию;
• предельный — границы сетевых значений, в которых устройство в принципе может работать, но выходное напряжение будет отличаться от номинала.

Существуют стабилизаторы с достаточно широким диапазоном входного напряжения, которые подойдут практически под любые условия. Но стоят они заведомо дорого.

Точность стабилизации

Параметр «точность стабилизации» показывает максимально возможный перепад выходного напряжения. Проследите, чтобы он не превышал 10%. Но в идеале придерживаться тех параметров, которые указаны в паспортах защищаемых электроприборов — а они обычно ниже:

• для лампочек допустимое отклонение — 3%;
• для измерительных приборов, точной и сложной аппаратуры — 1–3%;
• для большинства бытовых приборов — 5–7%.

Если у вас подключены в сеть устройства с разной требовательностью к колебаниям в сети, выбирайте стабилизатор с точностью по самому узкому диапазону, чтобы не навредить чувствительной технике.

Индикация и мониторинг

Современные индикаторы обычно снабжены ЖК-дисплеем, на котором отображаются входные и выходные параметры напряжения. Более примитивные просто имеют на корпусе светодиоды, которые светятся, отображая нормальную работу, перегрузку или аварию.

Некоторые приборы также имеют возможность подключиться и посмотреть более подробную раскладку по происходящему с ними и с сетью через веб-интерфейс. Они должны для этого иметь Ethernet-модуль или USB-порт. Но такие стабилизаторы нужны прежде всего на производстве.

На что ещё обратить внимание

При выборе стабилизатора сразу прикиньте, где вы его расположите. Имейте в виду, что если реле можно встроить куда угодно, стабилизатор — это довольно громоздкое устройство. Обычно его крепят на стену — убедитесь, что он там не будет ничему мешать.

При тестировании в магазине также обратите внимание на быстродействие — то, насколько быстро прибор реагирует на изменение входного напряжения. Чем дольше он срабатывает, тем больше риска для электроприборов. В идеале время на реакцию прибора не должна превышать 0,1 секунды.

При этом лучше выбирать модели с задержкой запуска после отключения. Многим приборам требуется время, чтобы остановить мотор, а слишком быстрая подача напряжения после выключения может привести к поломкам.

Немаловажный фактор — это ещё и уровень шума. Многие стабилизаторы пощёлкивают во время работы, но если они при этом будут находиться недалеко от спальни, критичным станет вопрос, как громко они это делают.

Наконец, стоит отдавать предпочтение приборам в металлическом корпусе, а не пластиковом. Они более защищены от огня и механических повреждений.

Альтернатива: источник бесперебойного питания (UPS)

В качестве альтернативы для защиты самых важных приборов иногда выбирают источники бесперебойного питания (ИБП или UPS). Они также стабилизируют выходное напряжение, но обладают ещё одним важным бонусом: способны некоторое время поддерживать работу приборов за счёт встроенного аккумулятора.

Такое свойство оказывается критичным, например, для работы за компьютером. В случае отключения электричества вы успеете завершить работу и сохранить все свои данные.

При этом важно правильно выбрать тип ИБП.

Если вам нужна именно батарея на случай внезапных отключений, вам нужен резервный ИБП (Off-Line или Standby). Это самые простые и дешёвые модели, которые не защитят технику от скачков напряжения, но позволят некоторое время работать без сети, если напряжение выйдет за допустимые границы в ту или иную сторону.

Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) снабжены входным регулятором, который дополнительно стабилизирует напряжение от сети. Однако такие устройства дают на выходе неидеальную синусоиду напряжения, поэтому не подойдут для чувствительной к входному сигналу техники вроде аудиоаппаратуры.

Импульсные блоки питания позволяют обеспечить бесперебойную работу техники в широком диапазоне напряжений, что немаловажно для защиты от высоковольтных импульсов.

Наконец, ИБП с двойным преобразованием (On-line, Double Conversion) фактически формируют идеальный сигнал за счёт преобразования входного переменного тока в постоянный и обратно с устранением всех искажений на выходе. Но стоят они заметно выше других типов ИБП.

Такие устройства можно сочетать со стабилизатором или реле напряжения (в идеале) или использовать отдельно для защиты самой чувствительной техники.

При выборе ИБП нужно обращать внимание прежде всего на всю ту же активную выходную мощность, которая должна превышать максимальную или пусковую на 25%. Также важны следующие параметры:

• Время автономной работы от батареи. Обратите внимание: оно может отличаться в случае отсутствия напряжения при входе и в случае, например, превышения допустимого напряжения. И большинство ИБП не рассчитаны на долгую работу, максимум 2–5 минут, достаточных, чтобы корректно завершить работу устройств.
• Время зарядки и ёмкость батарей. Также напрямую влияет на то, как долго техника сможет работать от ИБП.
• Время переключения на батарею. Если оно будет слишком большим, некоторая техника может просто отключиться. Для компьютеров, например, достаточно переключения до 10 мс. Резервные переключаются медленно, до 20 мс, с двойным преобразованием — практически мгновенно.
• Стабильность и тип формы выходного напряжения. На сколько в процентах допустимо отклонение от заявленного диапазона напряжения и насколько чистая синусоида сигнала получается на выходе.
• Минимальная и максимальная частоты. В каком допустимом диапазоне частот ИБП будет продолжать питаться от сети, а при отклонении от него переключать нагрузку на батарею.
• Есть ли возможность замены батареи пользователем, подключения внешних батарей. Это нужно при более длительном отключении электропитания.
• Количество разъёмов. То есть сколько приборов одновременно могут быть подключены в один ИБП.
• Есть ли звуковые сигналы. Обычно ИБП при неполадках в сети начинают пищать, сигнализируя пользователю, что что-то пошло не так и надо срочно подойти к защищаемым устройствам.
• Есть ли дисплей для отслеживания работы ИБП, отражает ли он показатели устройства (состояние батарей, температуру и т.п.) для автоматической диагностики его работы.

Если сбои в сети и отключения электричества у вас происходят часто и надолго, сразу подумайте о резервных батареях для ИБП. Также стоит держать дома заряженные пауэр-банки, они тоже какое-то время могут служить источниками питания.

Ну а если вопрос стоит остро, можно поглядеть и в сторону генераторов электричества. Но это уже совсем другая история.