Защитата от пренапрежение и пренижаване на напрежението е устройство, което непрекъснато измерва захранващото напрежение и изключва товара, когато напрежението се отклонява от предварително зададения диапазон. Типичният диапазон на напрежението е от 170V до 270V за 230V контур. След като напрежението се върне към нормалното и се стабилизира със закъснение, устройството автоматично се свързва отново, което обикновено е от 30 до 500 секунди.
Защо компресорът на хладилника изгоря по време на продължителното прекъсване на тока, но предпазителят никога не се задейства? Защо предпазителят от пренапрежение също не работи? Предпазителят следи тока, докато предпазителят от пренапрежение ограничава микросекундното преходно пренапрежение. При четириминутно захранване до 190 V нито едно от устройствата не може да го засече. Тази липса на защита е това, което предпазителите от пренапрежение и поднапрежение трябва да компенсират.
От какво всъщност предпазва предпазителят от пренапрежение и под напрежение?
Защитата от пренапрежение и под напрежение предпазва от постоянно отклонение на напрежението, а не от токова повреда, нито от преходно пренапрежение. Този проблем става все по-важен с всяка изминала година. През декември 2025 г. Администрацията за енергийна информация на САЩ (EIA) съобщи в „Electric Power Annual 2024“, че средното време за прекъсване на електрозахранването на потребителите на електроенергия в САЩ през 2024 г. е било 11 часа, което е почти два пъти повече от средната годишна стойност за предходното десетилетие.
Пренапрежението и пониженото напрежение увреждат оборудването по различни пътища. Непрекъснатите пренапрежения насищат сърцевините на двигателя и трансформатора, ускоряват стареенето на изолацията и скъсяват живота на LED драйверите. Друг вид повреди се причиняват от пониженото напрежение: колкото по-ниско е напрежението, толкова по-висок е токът и температурата на намотката ще се увеличи, когато мощността на вала на двигателя е постоянна.
Стандартът NEMA MG-1 определя ограничението на работното напрежение на стандартния асинхронен двигател до ± 10% от номиналното напрежение. Когато напрежението е по-ниско от този интервал, нагряването не е теоретично предположение, а реален риск: за всеки 10 ℃ от температурата на изолацията на намотката, надвишаваща нейния термичен клас, животът се намалява приблизително наполовина.
Третият режим на повреда възниква много внезапно. Когато неутралната линия се прекъсне в трифазното захранване, напрежението на еднофазния товар ще се преразпредели между фазите и напрежението на някои контакти може да достигне 400V. Устройствата за защита от пренапрежение и под напрежение, монтирани на DIN-шина, с функция за откриване на прекъсване на неутралната линия, покриват целия фидер, а не само един контакт, и действат за по-малко от секунда.
Как работи предпазителят от пренапрежение и под напрежение: Отчитане, Забавяне, Повторно свързване
През декември 2024 г. IEC издаде IEC 60364-4-44 версия 3.0, от който член 445 конкретно определя рисковете, причинени от защитата от ниско напрежение и самия процес на автоматично възстановяване на напрежението. Защитата от пренапрежение и ниско напрежение следва същия триетапен цикъл:
- Измерване на RMS напрежението
- Изчакване на забавянето на действието
- Превключване на контактите
В детекторната връзка, защитното устройство взема проби от мрежовото напрежение и изчислява истинската ефективна стойност, след което я сравнява с предварително зададените стойности за пренапрежение и пренижено напрежение. Тъй като всяка електрическа мрежа има мигновен спад на напрежението, устройството ще приложи времезакъснение преди действието, за да избегне неправилно функциониране. Регулируемият диапазон на закъснението обикновено е от 0.1 до 30 секунди, а фабричната стойност по подразбиране е близо до 0.5 секунди.
След закъснението на действието, изходният контакт се изключва и захранването на товара се прекъсва. В модела се използва магнитно заключващо реле с по-добри характеристики. Бобината може да държи контакта в отворено или затворено положение без непрекъснато захранване, а толерантността към висок импулсен ток също е по-висока.
Връзката за възстановяване може най-добре да отрази нивото на проектиране на защитно устройство. Устройството първо изчаква напрежението да се върне към нормалния прозорец и след това стартира отделно обратно броене на забавянето за повторно включване. След като времето изтече, контактът се затваря и товарът се свързва отново. Това забавяне за повторно включване се задава главно за компресори и друго оборудване. След като хладилният компресор е изключен, в системата все още има остатъчно кондензационно налягане и незабавното рестартиране ще доведе до спиране на ротора. Следователно, автоматичното защитно устройство за възстановяване трябва да изчаква минути, а не секунди.
Защита от напрежение срещу реле за наблюдение на напрежение срещу защита от пренапрежение
Тези три устройства често се бъркат, но само предпазителите от пренапрежение и под напрежение могат директно да превключват тока на натоварване. Стандартът ANSI C84.1-2020 е потвърден от NEMA през 2025 г., а захранващото напрежение в диапазон А под референтното напрежение 120 V е определено като от 114 V до 126 V, около ± 5%. Всяко ниво на защита е координирано около този диапазон на напрежение.
| Приспособление | Отговаря на | Превключва товара? | Време за реакция |
|---|---|---|---|
| Защита от пренапрежение и под напрежение | Продължително пренапрежение/поднапрежение, често и свръхток | Да, вградени контакти с номинален ток от 16A до 100A | 0.1 s до 30 s, регулируемо |
| Реле за наблюдение на напрежението (реле за защита от напрежение) | Пренапрежение/недостатъчно напрежение, загуба на фаза, фазова последователност, асиметрия | Не, той управлява контакторна бобина или шунтов изключвател | 0.1 s до 30 s, регулируемо |
| Устройство за защита от пренапрежение | Преходно пренапрежение от мълния или превключване | Не, то отклонява енергията към земята. | наносекунди |
| Регулатор на напрежение или AVR | Бавно отклонение на напрежението | Поддържа товара работещ, докато коригира | Непрекъснат |
Лесно е да се разграничат. Ако проблемът произтича от нестабилността на самото захранващо напрежение, трябва да се избере предпазител от пренапрежение или реле за наблюдение на напрежението. Ако заплахата идва от преходни пикове на пренапрежение, причинени от удари на мълния или превключващи операции, е необходимо да се използва устройство за защита от пренапрежение, което е монтирано заедно с тях. Ако устройството трябва да работи непрекъснато при средни колебания на напрежението, само регулатор на напрежение или непрекъсваемо захранване (UPS) може да го направи.
Ключовата разлика между предпазителя от пренапрежение и поднапрежение и релето за наблюдение на напрежението е, че релето изпраща само алармен или управляващ сигнал, а предпазителят директно прекъсва тока на натоварване. За главна входна верига над 100A, използването на релета с контактори е единственото възможно решение, тъй като компактният модул с направляваща релса не може директно да пренася толкова голям ток.
Избор на формат на защита от пренапрежение и под напрежение: DIN шина, контакт или многофункционално реле
Коя форма да изберете зависи от обхвата на защитата, от която се нуждаете. Според Mordor Intelligence , размерът на пазара на защитни релета ще бъде 2.4 милиарда щатски долара през 2026 г. и се очаква да се увеличи до 3.17 милиарда щатски долара през 2031 г., с годишен сложен темп на растеж от 5.73%. Основната движеща сила идва от модернизацията на електроенергийната мрежа и интегрирането на нова енергия.
Ниво на панела
Предпазителят от пренапрежение и под напрежение за DIN-шина се монтира на стандартната 35 мм направляваща шина в разпределителната кутия, покривайки всички вериги надолу по веригата. Номиналният ток на еднофазната верига обикновено е от 40A до 100A. Ако искате да използвате устройство за защита на цялото разпределително устройство, това е правилният избор.
Ниво на уреда
16A контактът със защита от пренапрежение и под напрежение може да се използва директно в контакта на стената и не е необходим електротехник за извършване на трансформация на мрежата. Регулируемият му диапазон обикновено е от 100V до 300V за пренапрежение и от 80V до 210V за поднапрежение. Най-типичните сценарии на приложение са наемане на потребители и защита на едно устройство.
Мултифункционален
Обикновеният предпазител следи само напрежението, докато многофункционалното защитно реле добавя функции за ограничаване на тока, измерване на енергия и откриване на течове в рамките на една и съща ширина на модула. Диапазонът на защита на трифазния модел е по-широк, обхващайки защита от фазова последователност, загуба на фаза, трифазен дисбаланс и защита от нулево изключване. В захранващата верига на двигателя, трифазното наблюдение на напрежението и защитното реле от последователност са стандартни конфигурации и само обратната фазова последователност е достатъчна, за да повреди водната помпа.
Задаване на прагове и закъснения без ненужно изключване
Настройката на прозореца за защита от напрежение трябва да бъде по-широка от нормалния диапазон на колебания на електропреносната мрежа и по-тясна от диапазона на толеранс на най-чувствителния товар. През 2026 г., полево измервателно проучване на нисковолтови електропреносни мрежи с висока фотоволтаична пропускливост, публикувано в списание „ Measurement “, посочи, че стандартът EN 50549-1 изисква защитата от пренапрежение на инвертора да работи при 253 V, което е 110% от 230 V, и може да се използва като разумен ориентир за определяне на горната граница.
В еднофазна захранваща система 230V, стойността на настройката за пренапрежение на предпазителя от пренапрежение и под напрежение може да бъде зададена на 250V до 255V, а стойността на настройката за поднапрежение е зададена на 190V до 205V. За трифазна система 400V се препоръчва да се използва 430V до 440V като начална стойност за пренапрежение и 340V до 360V като начална стойност за поднапрежение. Преди да се определи крайната стойност на настройката, първо трябва да се провери допустимият диапазон на напрежение, отбелязан на табелката с данни на най-чувствителното устройство.
Настройката на закъснението е също толкова важна, колкото и настройката на прага . Закъснението на действието се поддържа на около 0.5 секунди и краткотрайният спад на напрежението може да се игнорира. Закъснението за повторно включване трябва да се разграничава в зависимост от вида на натоварването. Обикновената верига е настроена на 30 секунди, а оборудването с компресор трябва да бъде настроено на повече от 180 секунди.
Първо трябва да се запише действителното напрежение и след това да се настрои . Отнема една седмица, за да се запише действителното напрежение на обекта, което е почти безплатно, но може да се избегне най-често срещаната грешка: прагът на поднапрежение е зададен твърде високо, което води до еднократно изключване на устройството рано сутринта на всеки работен ден. 3-в-1 реле за защита на дисплея със защита от свръхток може да показва напрежение и ток в реално време, като съкращава времето за запис на напрежението до пет минути.
Накрая, трябва да се обърне внимание на настройката на хистерезиса . Прагът на възстановяване трябва да бъде настроен в рамките на няколко волта от прага на действие, в противен случай защитното устройство ще се задейства често, когато напрежението се колебае близо до границата.
Заключение
Защитата от пренапрежение и под напрежение може да предпази от напрежение, което непрекъснато се отклонява от защитния прозорец, което е диапазонът, който прекъсвачът и устройството за защита от пренапрежение не могат да покрият. Вградената защита избира типа на DIN-шината, а единичното устройство избира типа на контакта. Когато е необходимо едновременно да се следи ток, електрическа енергия и фазова повреда, се избира многофункционалното реле.
Прагът трябва да се зададе според измерените данни, забавянето на действието трябва да е кратко, забавянето на повторното включване трябва да е дълго и трябва да се използва заедно със защитата от пренапрежение, а не да се заместват взаимно. Трите вида TOMZN покриват целия диапазон от 16A до 100A.
Често задавани въпроси
Все още ли ми е необходим предпазител, ако монтирам предпазител за пренапрежение и под напрежение?
Необходимост. Автоматичният предпазител реагира на прекомерен ток, а защитата от пренапрежение и поднапрежение реагира на напрежение, което е независимо от размера на тока. Когато напрежението на контура 230 V падне до 190 V, то може никога да не достигне прага на действие на прекъсвача, но това ще доведе до бързо нагряване на намотката на двигателя. Видовете повреди на двете защити са различни и трябва да се монтират в разпределителната кутия едновременно.
Каква е разликата между предпазител от пренапрежение и защита от пренапрежение?
Защитата от пренапрежение ограничава микросекундното преходно пренапрежение и отвежда енергията в земята. Защитата от пренапрежение и под напрежение изключва товара по време на отместване на напрежението, което трае от секунди до минути. Защитата от пренапрежение няма никакъв ефект върху поднапрежението и не може да блокира пика на индукция от мълния. Необходимо е да се инсталират и двете.
Може ли един предпазител за пренапрежение и под напрежение да покрие цялата къща?
Моделът, инсталиран в разпределителната кутия, може да се инсталира, при условие че режимът на свързване може да следи входящото мрежово напрежение и номиналният ток може да покрива целия фидер. Еднофазен общ ток до 100A. Не може да замести защитата от свръхток, защитата от заземяване или защитата от пренапрежение и дали наистина може да работи, зависи от правилната настройка на прага.
Ще повреди ли протекторът хладилника ми, като включва и изключва захранването циклично?
Това се случва само когато забавянето за повторно включване е зададено твърде кратко. Компресорът се рестартира под остатъчното кондензационно налягане след изключване, което ще доведе до спиране на ротора и генериране на ток на спиране. Забавянето за възстановяване на хладилното и климатичното оборудване трябва да бъде настроено на повече от 180 секунди. Повечето модели позволяват диапазон на забавяне от 1 до 500 секунди, а настройките за регулиране не изискват допълнителни разходи.
Необходим ли ми е контактор с реле за следене на напрежението?
Обикновено е необходимо. Контактът на контролното реле е сигнален контакт, който не може директно да пренася тока на натоварване, така че той задейства шунтовия изключвател на бобината на контактора или прекъсвача. Вградената защита от пренапрежение и под напрежение с изключваща способност до 100 A не изисква допълнителна конфигурация на контактора. Отвъд тази стойност на тока, релето плюс контакторът е единствената възможна комбинация.
