Устройства защиты узм 51, 50 м

Какие проблемы существуют в домашней сети и как защитить абонентские сети от расхождения параметров

• превышение допустимого напряжения более, чем на 10 %;
• снижение напряжения в сети (просад) более, чем на 10 %;
• кратковременное скачкообразное повышение или снижение напряжения;
• изменение частоты переменного тока;
• искрение, дуга на контактах при включении мощного потребителя;
• обрыв нуля, как следствие — перекос фазы;
• короткое замыкание на линии или внутри электроприбора.

Часть этих проблем возникает по вине пользователя (содержание оборудования и линий в ненадлежащем состоянии), часть — по вине энергоснабжающей компании. Об этом расскажем подробнее.

Качество энергоснабжения зависит от целого ряда причин:

• изношенность и соответствие проектной нагрузке линий электропередач;
• техническое состояние (и собственно наличие) трансформаторных подстанций на каждой абонентской линии;
• работоспособность автоматики для поддержания параметров электросети в норме;
• распределение нагрузки между фазами;
• законность подключения новых абонентов (бывают случаи превышения нормативов ТУ).

Приведем пример

Условие: трехфазный ввод в многоэтажный дом, общий нуль, фазы «A», «B» и «C» равномерно распределены между подъездами 1, 2 и 3. По какой угодно причине (коррозия, механическое повреждение и прочее) происходит обрыв нуля. В это время 1 подъезд нагружен максимально (бойлеры, электродуховки), 2 подъезд — средняя нагрузка (холодильники, освещение), 3 подъезд — минимальная (пара телевизоров и несколько компьютеров).

Что произойдет с каждой фазой?

1. Фаза «A» — 1 подъезд. Напряжение упадет до минимального значения, близко к нулю.
2. Фаза «B» — 2 подъезд. С большой долей вероятности, напряжение останется в пределах 220 В, хотя возможно плавающее изменение потенциала.
3. Фаза «C» — 3 подъезд. На линии с минимальной нагрузкой напряжение приближается к значению между фазами, то есть порядка 380 В.

Поскольку рабочий ток для каждого подключенного абонента (группы абонентов) не превысил установленного значения, автомат защиты по току не сработает. Электроприборы на линии «C» (3 подъезд) выйдут из строя, в самом тяжелом случае — банально сгорят. Часто такая ситуация приводит к пожару.

Как правило, мы не задумываемся, что схема подключения электроэнергии к нашему счетчику вовсе не однофазная. Это касается не только дачных поселков и небольших деревень. Любая абонентская сеть в городах, будь то Москва или районный центр на Дальнем Востоке, создается по единому принципу.

Можно установить индивидуальную трансформаторную подстанцию или мощный стабилизатор. Но стоимость такого оборудования может превысить потери при аварийной ситуации на линии 220 В. Какой выход? Установить устройство защиты УЗМ.

По надежности срабатывания и степени защиты — устройства аналогичные. Однако устройство защиты многофункциональное: например, УЗМ 51М, замыкает цепь самостоятельно, после восстановления параметров электропитания. А вот УЗИс надо включать вручную.

Что такое УЗМ, и по какому принципу работает автоматика

По сути, это реле контроля напряжения, предназначенное для прерывания подачи электроэнергии в случае отклонения от параметров. Представьте себе схему, стоящую из модуля контроля, устройства управления и сигнализации, размыкающей системы. Именно так устроено устройство защиты многофункциональное, то есть УЗМ.

УЗМ 50М и УЗМ51М выполнены в стандартном закрытом корпусе шириной 2DIN, и предназначены для монтажа в распределительные шкафы на DIN рейку шириной 35 мм (ГОСТ Р МЭК 60715-2003).

Составные части и описание реле контроля напряжения:

• электронные компоненты управления с механической установкой резисторов срабатывания порогов напряжения;
• LED элементы сигнализации о состоянии питающего напряжения;
• токовый шунт;
• варисторная защита;
• проверочный модуль с кнопкой «тест»;
• мощное электромагнитное реле, обеспечивающее нагрузочное подключение силовых цепей;

Конструктивно все элементы (включая силовые) выполнены на одной монтажной плате. Такая компоновка обеспечивает жесткость конструкции и эффективное теплоотведение от элементов схемы.

Подключение проводников сечением до 35мм² производится через туннельные зажимы высокой прочности с фронтальными винтами. Для исключения ошибок монтажного подключения клеммы снабжены защитными флажками (так называемая защита «от дурака»).

Световая индикация меняет цвет в зависимости от режима энергоснабжения (авария или норма). Пользователь может визуально определить, включено устройство защиты УЗМ 50 или 51М, или нет, а также оценить состояние электросети.

Принципиальная схема устройства:

Управляющая схема реализована на готовом модуле PIC12F683, остальные радиокомпоненты обеспечивают работу электронных ключей, собранных на транзисторах. На схеме хорошо видно, что пороги срабатывания нижнего и верхнего барьера по напряжению обеспечивают переменные резисторы R18 и R19 Регулировка не плавная, а ступенчатая, на 10 положений.

Силовое реле MP25-1 имеет одну пару контактов, только на фазном проводе. Благодаря такой схеме, нулевой провод после реле контроля напряжения УЗМ всегда замкнут, для обеспечения нормальной работы иных защитных автоматов. Кроме того, такая схема прохождения нулевой шины позволяет подключать УЗМ не сквозным прохождением «N» линии, а отводом с одной стороны.

Для защиты от импульсных перенапряжений, возникающих при подключении электроустановок, предназначен мощный варистор 20 мм диаметром.

Собственная схема электропитания обеспечивает работоспособность всех систем прибора, включая силовую обмотку реле MP25-1. Поскольку схема подключения и управления УЗМ 51М должна функционировать при отключенном напряжении на линии, необходимо обеспечить резервный источник питания. Для этого предусмотрен накопительный конденсатор C1, запаса емкости которого хватает на подключение всех модулей защиты и управления.

Как я устанавливал реле напряжения в квартирный щиток

Чтобы не было вопросов – скажу сразу, что контактор устанавливать нет необходимости, поскольку теоретически реле напряжения выдерживает ток до 30 А, а согласно маркировке на внутреннем реле – до 40 А. Но это теоретически, а как на практике – покажет время, обязательно сообщу дополнительно, если что. Да и ещё есть банальная причина – в щитке элементарно нет места. Это также основная причина, почему я не поставил автомат байпаса.

Ток ограничивается автоматами по 16 А. А вот если бы при всех прочих равных условиях стояли автоматы на 25 А, то стоило бы всерьёз задуматься о контакторе. И о замене их на 16 А, поскольку проводка выполнена алюминием с сечением 4 мм2.

В процессе установки использовал моножильный провод сечением 2,5 мм2. Даже, если бы я захотел использовать 4 квадрата – у меня бы не получилось, т.к. клеммы реле напряжения могут принять только 2,5.

Самая важная точка подключения – фаза:

Подключение фазы при установке реле напряжения

Для её расключения я использовал сжим «Орех». Считаю его самым надежным способом соединения проводов, так же, как пропаянную скрутку.

На фото видно, как провод после счетчика приходит в орех снизу. Он алюминиевый, это ещё довод в пользу «Ореха».

Второй провод снизу из «Ореха» идёт на питание реле (клемма 7). И два провода, которые идут из верхней части «Ореха» – фаза на вход реле напряжения.

Почему два, а не один, а между контактами 1 и 2 не поставить перемычку? Дело в том, что соединить 2 провода «Орехом» гораздо надежнее, чем винтовой клеммой. Во-вторых – как я говорил, всунуть 2 провода по 2,5 квадрата в одну клемму проблематично. Поэтому надежность по фазе обеспечивается двумя проводами на входе (для умощнения), и тем, что входные контакты 1 и 2 намертво спаяны внутри реле (фото с пруфом есть в первой части статьи про это реле, ссылку давал выше).

Выходные клеммы 3 и 4 так же спаяны внутри реле, и на каждую клемму я прикрутил по проводу. Но только эти провода дальше нигде не контачат – они идут каждый на свой автомат (хотя, перемычка не помешает, но она не обязательна).

Монтаж реле напряжения в щитке через Орех

Надеюсь, на фото хорошо всё просматривается – после автоматов фазные провода (уже алюминий) идут на квартиру. Нулевые подключены к клеммам чуть повыше автоматов.

Кому интересно рассмотреть всё в подробностях, сделал ещё парочку фото монтажа:

Монтаж реле напряжения – вид сверху

Пример монтажа реле напряжения в квартирный щиток

Небольшой лайфхак: в ответственных местах я стараюсь не просто вставлять зачищенный конец провода в клемму, а делаю петельку. Таким образом я вдвое увеличиваю площадь контакта (и уменьшаю пресловутое переходное сопротивление), и исключаю возможность прокручивания провода в случае ослабления зажима. Да и механическая прочность соединения от этого только выигрывает.

Предвосхищая комментарии касательно некрасивого монтажа, скажу – делал это я во время воскресного прайм-тайма, и моим главным опасением было потревожить соседей во время их телевизионного вечера. Это святое)

Да, красота – не моя стихия, но за надёжность я ручаюсь!

Вот, что получилось в итоге:

Итог установки реле контроля напряжения ФиФ

Рабочий диапазон установил 175-245 В. Считаю, что это самый широкий возможный диапазон, пригодный для тех, кто не хочет частых срабатываний этого реле. Если в приоритете сохранность техники, можну немного сузить диапазон, примерно по 5 В с обоих краёв.

После установки этого реле прошёл почти год, полёт нормальный. Было пару отключений по низкому напряжению, больше сказать нечего.

Что собой представляет УЗМ

УЗМ – реле напряжения, обеспечивающее мгновенное отключение электрического контура при превышении нагрузок. Определяющим фактором выступает напряжение: если оно отклоняется от заданных параметров в большую или меньшую сторону, реле прерывает контакты и обесточивает сеть. Выпускают модели для однофазной и трехфазной сети.

Чем именно вызваны скачки показателей, значения не имеет. Подключение слишком большого количества потребителей в 1 розетку, включение слишком мощных аппаратов, скачки, связанные с неполадками на электростанции или в распределительном узле – в любом случае УЗМ отключает ток. При этом подключенное на момент скачка оборудование не выходит из строя.

УЗМ – элемент пожарной системы безопасности. При перепадах напряжения ток нередко пробивает изоляцию. А это прямая угроза возгорания. Отключение предупреждает возгорание и препятствует распространению пожара.

У вас стоит УЗМ?

Да
22.61%

Нет
60.07%

Собираюсь поставить
17.31%

Проголосовало: 283

Конструкция

Устройство защиты многофункциональное представляет собой пластовой корпус с гнездами для подключения нуля, фазы и заземления. Чтобы регулировать показатель максимального и минимального напряжения, а также время выдержки, используют верньеры, расположенные в средней части аппарата. Здесь установлены индикаторы, указывающие на включение силового реле и сигнализирующие о падении показателей.

Ниже на панели есть индикаторы, информирующие о наличии линейного напряжения на клеммах.

Выпускают модели, в которых есть дополнительные клеммы для подключения дистанционного управления.

Вся электронная часть УЗМ располагается на плате: реле, силовые шины, токовый шунт, другие электронные компоненты. Плата выполняется из прочного материала и достаточно надежна.

Принцип работы

В штатном режиме устройство отслеживает питающее сетевое напряжение. Если возникают высоковольтные нагрузки, защита, встроенная в УЗМ, шунтирует скачки до приемлемой величины. При таком режиме работы на пенале светятся желтый и зеленый индикаторы.

Пока напряжение изменяется в пределах допустимого, а нагрузка подключена, индикация не изменяется. Ускорить подключение нагрузки можно, нажав на кнопку «ВЛК/ВЫКЛ».

Если величина оказывается слишком низкой, но длится провал менее 0,5 с или другого установленного временного промежутка, прибор не отключает питание. Но когда оно становится нормальным, УЗМ сначала выдерживает период готовности – 5 с, в течение которых индикация отсутствует. Через 5 с все придет в норму.

При резком превышении допустимого значения спустя 0,5 с реле отключает питание. Если спустя какое-то время напряжение в сети восстановлено, через 10 с после этого УЗМ включается. В этот момент вручную прибор включить нельзя – он не позволяет подать питание в контур.

Сфера применения

УЗМ выполняет следующие задачи:

• Служит импульсным реле – если обрывается ноль, УЗМ тут же отключает нагрузку. Как только ноль подключается, устройство включает нагрузку.
• Аппарат используется для ограничения пускового тока при подсоединении емкостной нагрузки. Контакты реле замыкаются только при переходе светового напряжения через ноль. Это обеспечивает отсутствие нагрузок при включении.
• Контроль напряжения – УЗМ отключает питание сети при появлении слишком высоких или низких показателей.

Плюсы и минусы УЗМ

Самостоятельно регулирует установленные данные по срабатыванию
Защищает оборудование даже при воздействии молнии
Способно работать импульсным конденсатором
Рабочий температурный диапазон —-40−+55 градусов
Компактность и простота монтажа
Срок эксплуатации 10 лет

Не заменяет УЗО и УЗИМ
Не предназначено для установки на улице

Конструкция и технические характеристики

Электромагнитное реле и схема защиты помещены в пластмассовый корпус, на верхнюю часть которого вынесены входные клеммы (L — фаза и N — земля), а на нижнюю — выходные (U — фаза и N — земля). Они предназначены для качественного зажима кабеля площадью поперечного сечения до 30 кв. мм.

На передней панели располагаются индикаторы, показывающие нормальный режим работы или аварию при недопустимых значениях напряжения. Желтый цвет другого индикатора свидетельствует о нормальной работе электромагнитного реле. На корпусе расположена кнопка, включающая тестовый режим. Он применяется для проверки и настройки устройства. Чтобы настроить значения нижнего и верхнего пределов напряжения, необходимо использовать специальные регуляторы на лицевой панели аппарата.

Управление устройством осуществляется при помощи контроллера типа PIC12F683, который работает постоянно. Реле рассчитано на работу при напряжении 430 В на протяжении длительного времени. Элементы схемы защиты и управления на плате представлены в виде SMD-деталей. Размеры прибора составляют 83х35х63 мм. Основные технические характеристики аппарата следующие:

• Максимальное значение тока при коммутации: 63 А.
• Уровень защиты от перегрузок и скачков напряжения: двухпороговая.
• Варисторная защита от импульсных скачков.
• Наличие дистанционного управления.
• Напряжение питания: от 36 до 430 В.
• Рекомендуемые пороги: от 175 до 260 В.
• Возможность ограничения значения напряжения при токе в 100 А: < 1,2 кВ.
• Энергия поглощения одиночного импульса (10/1000 мкс): 200 Дж.
• Максимальное значение тока поглощения при импульсах (8/20 мкс): при одиночном — 8 кА, а при повторяющихся — 6 кА.
• Время срабатывания: не более 25 нс.
• Настройка порога отключения потребителей при повышении значения напряжения: 240, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290 В.
• Ускоренное отключение потребителей при критических напряжениях при высоких и низких порогах: 80 и 300 В соответственно.
• Настраиваемый порог, при понижении напряжения: 210, 190, 175, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 100 В.
• Частота тока питания: 50 Гц.
• Мощность, потребляемая при работе устройства: 1,5 Вт.
• Максимальные ток нагрузки и мощность: 80 А и 14,5 кВт.
• Ток короткого замыкания: 4,5 кА.
• Задержка повторного включения: выбор пользователя (10 с или 6 мин).
• Значение задержек отключения по верхнему и нижнему значениям напряжения, а также при критических нижнему и верхнему порогам: 20 мс, 100 мс, 10 с и 0,2 с соответственно.
• Площадь поперечного сечения проводов, подключаемых к устройству: от 0,5 до 25 кв. мм.
• Рабочие температуры: от -25 до +55 градусов по Цельсию.
• Срок эксплуатации: не менее 10 лет.
• Производитель: Россия.

Кроме того, УЗМ-51М обладает низким значением сопротивления, что способствует отличному прохождению через него электричества. Настройка значений пределов отключения производится быстро и просто. В аппарате устанавливается предохранитель заводского производства на 220 В, который не следует заменять другим номиналом. Инструкция УЗМ-51М написана понятно и на русском языке.

Что такое УЗМ

В настоящее время многие квартиры и частные дома буквально насыщены всевозможной электроникой и оборудованием. В связи с этим, возрастает и вероятность их повреждения в случае каких-либо отклонений от нормативного значения напряжения.

Поэтому основное назначение УЗМ будет следующим:

• Отключение питания в случае чрезмерного повышения или понижения напряжения. В обоих случаях может серьезно пострадать бытовая техника, а тонкая электроника сразу же выходит из строя. Когда параметры напряжения восстанавливаются, подключение питания возобновляется автоматически.
• Сглаживание кратковременных импульсных скачков напряжения, возникающих при включении в другие сети, расположенные рядом, отдельных видов мощного оборудования – сварки, электродвигателей и т.д.
• Некоторые модели, отмеченные маркировкой МД, могут отслеживать наличие искрения в проводке и своевременно отключать питание при возникновении аварийных ситуаций.

Использование многофункциональных устройств существенно увеличивает сроки эксплуатации проводки и устройств, подключенных к ней. УЗМ можно не устанавливать при наличии стабилизатора на входе. Стабилизирующие устройства эффективно сглаживают все недостатки, но и стоят они значительно дороже по сравнению с реле напряжения.

Характеристика ОПН

Определяющей характеристикой ограничителя является максимальное значение действия рабочего напряжения переменного тока, который подводится к выводам устройства неограниченного временными рамками. При этом отсутствуют какие-либо повреждения или термическая неустойчивость.

К другому показателю относится ток проводимости, который проходит через ОПН. Его величина измеряется в реальных условиях эксплуатации и обычно равна нескольким сотням микроампер.

Среди прочих характеристик можно выделить:

• Величину предельного разрядного тока.
• Токовую пропускную способность.
• Устойчивость к короткому замыканию.
• Расчетный ток коммутационного перенапряжения.
• Номинальный разрядный ток.

Помимо этого, любой ограничитель перенапряжений стойко переносит медленно изменяющееся значение напряжения. Иными словами, ОПН не должен разрушаться при превышении напряжения в течение определенного промежутка времени.

Любое жилое или административное здание оборудовано большим количеством техники, питаемой от электросети. Значительное увеличение значений рабочего напряжения и тока в этой сети может привести к выходу из строя всего этого электрического оборудования. Если защитой от таких явлений в многоквартирных домах, промышленных и административных зданиях занимаются обслуживающие организации, то владельцы частных домов должны сами заботиться о ней. И в этом поможет ограничитель перенапряжения.

Как следует из названия, ограничитель чрезмерно высокого напряжения (ОПН) служит для защиты электрической техники от напряжения, значительно превышающего номинальные значения. Это высокое напряжение или, другими словами, перенапряжение обычно носит импульсный характер. Поэтому еще одно название для таких устройств — ограничитель импульсных напряжений (ОИН).

Чтобы лучше разобраться с областями применения ОПН, рассмотрим вкратце причины, вызывающие такие скачки напряжения. Импульсы перенапряжения могут быть коммутационными. В этом случае они возникают в результате:

• переключений (коммутаций) в мощных силовых электроустановках и системах энергообеспечения;
• при резком изменении нагрузки в распределительных системах;
• при возникновении повреждений в энергоустановках, вызывающих короткое замыкание.

Эти случаи носят производственный характер и устранением их последствий занимаются профессионалы. В таких цепях устанавливаются промышленные устройства, например, ОПН-110, где число 110 указывает на напряжение сети в кВ. Для нас интереснее будет защита от импульсных перенапряжений частного жилого дома. Обычно эти перенапряжения возникают во время грозы при разряде молнии. При этом импульсы перенапряжения возникают когда:

• молния ударяет непосредственно в линию электропередач (ЛЭП) за пределами дома;
• разряд молнии происходит между облаками или в находящийся рядом с домом объект. Возникшее электромагнитное поле индуцирует в электрических цепях мощный импульс;
• удар молнии происходит в грунт недалеко от дома. Ток разряда, протекающий в земле, может вызвать значительную разность потенциалов.

В этих случаях во внешних воздушных линиях до 380В могут возникать импульсы величиной до 10 кВ, а во внутренней проводке домов — до 6 кВ. Чтобы избежать пагубного влияния таких высоких напряжений на домовую электрическую сеть и бытовые электроприборы существуют простые меры. По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на входе силового электрического кабеля в дом должны устанавливаться ограничители импульсных напряжений (ОИН). Схема подключения ОИН простая. Устройство включается в цепь между силовым кабелем и заземляющим контуром. На рынке существует достаточно предложений различных производителей, одним из которых является концерн «Энергомера».

Схема подключения

Три возможные схемы подключения искро-дугозащитного УЗМ представлены ниже:

Ничего сложного здесь нет. Просто пропускаете через устройство ноль и фазу. Кстати, по двум схема ноль вообще достаточно только подвести на верхнюю клемму прибора, чтобы обеспечить его работу.

Проходить через реле и разрываться внутри, будет только фаза.

Если авария была кратковременной и параметры сети восстановились, то после первого срабатывании, УЗМ 51МД по истечении 30 секунд самостоятельно включит электричество. Тем самым, будут спасены все продукты в холодильнике от порчи, трубы отопления от размораживания, а рыбки в аквариуме от мучительной смерти.

Если же ситуация повторится, то аппарат вновь сработает. Только имейте в виду, что такое повторное включение через 30 секунд происходит разово.

При повторном срабатывании, реле выключается уже на 4 минуты. А если было тройное обнаружение дуги, дальнейшее включение можно сделать только вручную, нажав на соответствующую кнопку.

Кстати, в этом есть существенное противоречие с правилами. Согласно п.8.2.2 ГОСТ 62606, любой аппарат защиты от искрения должен иметь механизм свободного расцепления. То есть, получается что никакого автоматического включения, вообще не должно быть предусмотрено.

В инструкции по эксплуатации к УЗМ говорится совсем другое:

Связано это все конечно же со второй его функцией — реле напряжения. Многофункциональность не всегда бывает полезной, а скорее наоборот.

Она отрицательно влияет на основную защиту и провоцирует нарушение правил. В аппарате от фирмы Эколайт, рассмотренном ниже, никаких повторных включений и близко не предусмотрено, хотя он тоже спасает от перенапряжений.

Нет подобной функции АПВ и у известных зарубежных брендов.

Инструкция по эксплуатации УЗМ-51МД — .

Схема подключения

Наиболее часто подключение УЗМ-51М выполняется в однофазных сетях на 220 В. УЗМ устанавливаются непосредственно на входе в квартиру или частный дом. К верхним клеммам подключаются фаза и ноль, приходящие от наружной сети. Далее к нижним клеммам подключаются провода, уходящие к потребителям. Чтобы не было путаницы, сбоку наносится схема подключения, а на корпусе возле клемм имеется соответствующая маркировка. В любом случае следует быть внимательным, поскольку у разных производителей входные и выходные клеммы располагаются по-разному.

Монтаж УЗМ-51М может выполняться ко всей нагрузке или только к отдельным группам потребителей. Место установки определяется заранее, но вначале устанавливается вводный автомат, затем, электросчетчик, а уже после них – многофункциональное устройство УЗМ.

Для трехфазной сети существует своя схема подключения УЗМ. Если три фазы переходят в три однофазные линии, то на каждую из них потребуется отдельный прибор. При подключении к трехфазным потребителям, потребуется и специальное защитное устройство.