Apsauga nuo viršįtampio ir per žemos įtampos yra įtaisas, kuris nuolat matuoja maitinimo įtampą ir atjungia apkrovą, kai įtampa nukrypsta nuo iš anksto nustatyto lango. Įprastas įtampos langas 230 V kilpai yra nuo 170 V iki 270 V. Kai įtampa grįžta į normalią padėtį ir nusistovi vėlavimas, įtaisas automatiškai vėl prisijungia, o tai paprastai trunka nuo 30 iki 500 sekundžių.
Kodėl šaldytuvo kompresorius sugedo nuolatinio įtampos kritimo metu, bet grandinės pertraukiklis nesuveikė? Kodėl neveikia ir viršįtampių apsauga? Apsauginis jungiklis stebi srovę, o viršįtampių apsauga fiksuoja mikrosekundės trukmės trumpalaikį viršįtampio trūkumą. Jei keturių minučių maitinimo įtampa sumažėja iki 190 V, nė vienas įrenginys negali to aptikti. Šį apsaugos trūkumą turi kompensuoti viršįtampio ir žemos įtampos apsaugos.
Nuo ko iš tikrųjų apsaugo viršįtampio ir žemos įtampos apsauga?
Apsauga nuo viršįtampio ir per žemos įtampos apsaugo nuo nuolatinio įtampos poslinkio, o ne nuo srovės gedimo ar trumpalaikio viršįtampio. Ši problema kasmet tampa vis aktualesnė. 2025 m. gruodžio mėn. JAV energetikos informacijos administracija (EIA) leidinyje „Electric Power Annual 2024“ pranešė, kad vidutinė „USpower“ vartotojų elektros energijos tiekimo nutraukimo trukmė 2024 m. siekė net 11 valandų, tai yra beveik dvigubai daugiau nei metinis ankstesnio dešimtmečio vidurkis.
Viršįtampis ir per žema įtampa pažeidžia įrangą įvairiais būdais. Nuolatiniai viršįtampiai prisotina variklio ir transformatoriaus šerdis, pagreitina izoliacijos senėjimą ir sutrumpina LED valdiklių tarnavimo laiką. Kitą žalos rūšį sukelia per žema įtampa: kuo mažesnė įtampa, tuo didesnė srovė, o apvijų temperatūra padidės, kai variklio veleno galia yra pastovi.
NEMA MG-1 standartas nustato standartinio asinchroninio variklio darbinės įtampos ribą iki ± 10 % vardinės įtampos. Kai įtampa yra žemesnė už šį intervalą, įkaitimas nėra teorinė prielaida, o reali rizika: kiekvieniems 10 ℃, viršijantiems apvijos izoliacijos temperatūrą, viršijant jos šiluminę klasę, tarnavimo laikas sutrumpėja maždaug perpus.
Trečiasis gedimo režimas įvyksta labai staiga. Atjungus trifaziame maitinimo šaltinyje neutraliąją liniją, vienfazės apkrovos įtampa persiskirsto tarp fazių, o kai kurių lizdų įtampa gali siekti 400 V. Ant skydo montuojami DIN bėgelio viršįtampio ir per žemos įtampos apsaugos įtaisai su neutralės nutrūkimo aptikimu apima visą tiektuvą, o ne vieną lizdą, ir jie suveikia gerokai greičiau nei per sekundę.
Kaip veikia viršįtampio ir žemos įtampos apsauga: jutimas, uždelsimas, pakartotinis prijungimas
2024 m. gruodžio mėn. IEC išleido IEC 60364-4-44 3.0 versiją, kurios 445 straipsnyje konkrečiai nurodoma rizika, kurią kelia apsauga nuo įtampos kritimo ir pats automatinis įtampos atkūrimo procesas. Apsauga nuo viršįtampio ir žemesnės įtampos taiko tą patį trijų etapų ciklą:
- RMS įtampos matavimas
- Laukiama veiksmo atidėjimo
- Kontaktų perjungimas vietomis
Aptikimo jungtyje apsaugos įtaisas ima tinklo įtampos mėginius ir apskaičiuoja tikrąją efektyviąją vertę, o tada palygina ją su iš anksto nustatytais per didelės ir per mažos įtampos nustatymais. Kadangi bet kuriame elektros tinkle yra momentinis įtampos kritimas, prieš veiksmą įtaisas taikys laiko uždelsimą, kad būtų išvengta netinkamo veikimo. Reguliuojamas uždelsimo diapazonas paprastai yra nuo 0.1 iki 30 sekundžių, o gamyklinė numatytoji vertė yra artima 0.5 sekundės.
Pasibaigus veikimo uždelsimui, išėjimo kontaktas atjungiamas ir apkrovos maitinimas nutraukiamas. Modelyje naudojama magnetinė fiksavimo relė, pasižyminti geresniu našumu. Ritė gali laikyti kontaktą atviroje arba uždaroje padėtyje be nuolatinio maitinimo įjungimo, be to, ji yra atsparesnė didelėms impulsinėms srovėms.
Atkūrimo jungtis geriausiai atspindi apsaugos įtaiso konstrukcijos lygį. Pirmiausia įrenginys palaukia, kol įtampa grįš į normalų langą, o tada pradeda atskirą pakartotinio įjungimo uždelsimo atgalinį skaičiavimą. Pasibaigus laikui, kontaktas uždaromas ir apkrova vėl prijungiama. Šis pakartotinio įjungimo uždelsimas daugiausia nustatomas kompresoriams ir kitai įrangai. Išjungus šaldymo kompresorių, sistemoje vis dar yra likęs kondensacijos slėgis, todėl nedelsiant paleidus rotorių sustos. Todėl automatinio atkūrimo pakartotinio įjungimo apsaugos įtaisas turėtų laukti kelias minutes, o ne sekundes.
Įtampos apsauga ir įtampos stebėjimo relė bei viršįtampių apsauga
Šie trys įtaisai dažnai painiojami, tačiau tik viršįtampio ir žemesnės įtampos apsaugos įtaisai gali tiesiogiai perjungti apkrovos srovę. ANSI C84.1-2020 standartą 2025 m. patvirtino NEMA, o A diapazono maitinimo įtampa, mažesnė nei 120 V, apibrėžiama kaip 114 V–126 V, maždaug ± 5 %. Kiekvienas apsaugos lygis yra koordinuojamas pagal šį įtampos diapazoną.
| Įrenginio | Reaguoja į | Perjungia apkrovą? | Reakcijos laikas |
|---|---|---|---|
| Apsauga nuo viršįtampio ir per žemos įtampos | Nuolatinė per didelė / per maža įtampa, dažnai ir per didelė srovė | Taip, įmontuoti kontaktai, kurių vardinė srovė yra nuo 16 A iki 100 A | Nuo 0.1 s iki 30 s, reguliuojamas |
| Įtampos stebėjimo relė (įtampos apsaugos relė) | Per didelė / per maža įtampa, fazės praradimas, fazių seka, asimetrija | Ne, jis valdo kontaktoriaus ritę arba šunto atjungiklį | Nuo 0.1 s iki 30 s, reguliuojamas |
| Apsauga nuo viršįtampių | Trumpalaikis viršįtampis nuo žaibo ar perjungimo | Ne, tai nukreipia energiją į žemę | Nanosekundės |
| Įtampos reguliatorius arba AVR | Lėtas įtampos dreifas | Palaiko apkrovos veikimą koreguojant | nepertraukiamas |
Juos atskirti paprasta. Jei problema kyla dėl pačios maitinimo įtampos nestabilumo, reikėtų rinktis viršįtampio apsaugą arba įtampos stebėjimo relę. Jei grėsmę kelia trumpalaikiai viršįtampių šuoliai, kuriuos sukelia žaibo smūgiai arba perjungimo operacijos, būtina naudoti kartu montuojamą viršįtampių apsaugos įtaisą. Jei įtaisas turi nepertraukiamai veikti esant vidutinio diapazono įtampos svyravimams, tai gali padaryti tik įtampos reguliatorius arba nepertraukiamo maitinimo šaltinis (UPS).
Pagrindinis skirtumas tarp viršįtampio ir žemos įtampos apsaugos ir įtampos stebėjimo relės yra tas, kad relė siunčia tik aliarmo arba valdymo signalą, o apsauga tiesiogiai nutraukia apkrovos srovę. Pagrindinėms įėjimo grandinėms, kurių srovė didesnė nei 100 A, relių su kontaktoriais naudojimas yra vienintelis įmanomas sprendimas, nes kompaktiškas kreipiamojo bėgelio modulis negali tiesiogiai perduoti tokios didelės srovės.
Viršįtampio ir žemesnės įtampos apsaugos formato pasirinkimas: DIN bėgelis, lizdas arba daugiafunkcinė relė
Kurią formą pasirinkti, priklauso nuo reikalingos apsaugos apimties. Pasak „Mordor Intelligence“ , apsaugos relių rinkos dydis 2026 m. sieks 2.4 mlrd. JAV dolerių, o tikimasi, kad 2031 m. jis išaugs iki 3.17 mlrd. JAV dolerių, o metinis sudėtinis augimo tempas sieks 5.73 %. Pagrindinė varomoji jėga – elektros tinklo modernizavimas ir naujų energijos šaltinių integravimas.
Skydelio lygis
DIN bėgelio apsaugos nuo viršįtampio ir žemos įtampos įtaisas montuojamas ant 35 mm standartinio kreipiančiojo bėgelio paskirstymo dėžutėje, uždengdamas visas pasroviui einančias grandines. Vienfazės vardinė srovė paprastai yra nuo 40 A iki 100 A. Jei norite naudoti įtaisą visam paskirstymo įrenginiui apsaugoti, tai tinkamas pasirinkimas.
Prietaiso lygis
16 A apsaugos nuo viršįtampio ir žemos įtampos lizdas gali būti naudojamas tiesiai į sieninį lizdą, todėl nereikia elektriko atlikti linijos transformacijos. Jo reguliavimo diapazonas paprastai yra nuo 100 V iki 300 V viršįtampio, o nuo 80 V iki 210 V. Dažniausiai jis taikomas vartotojų nuomai ir vieno įrenginio apsaugai.
Daugiafunkcinis
Įprastas apsaugos įtaisas stebi tik įtampą, o daugiafunkcinė apsaugos relė tame pačiame modulio plotyje papildo srovės ribojimo, energijos matavimo ir nuotėkio aptikimo funkcijas. Trifazio modelio apsaugos diapazonas yra platesnis ir apima fazių sekos, fazių praradimo, trifazio disbalanso ir nulinio išjungimo apsaugą. Variklio tiekimo grandinėje trifazės įtampos stebėjimo ir sekos apsaugos relė yra standartinės konfigūracijos, ir tik atvirkštinė fazių seka gali sugadinti vandens siurblį.
Slenksčių ir vėlavimų nustatymas be nepageidaujamo išjungimo
Įtampos apsaugos lango nustatymas turi būti platesnis nei įprastas elektros tinklo svyravimų diapazonas ir siauresnis nei jautriausios apkrovos tolerancijos diapazonas. 2026 m. žurnale „ Matavimas “ paskelbtame lauko matavimo tyrime, skirtame žemos įtampos elektros tinklams su dideliu fotovoltiniu pralaidumu, pažymėta, kad standartas EN 50549-1 reikalauja, kad keitiklio viršįtampio apsauga veiktų esant 253 V įtampai, kuri yra 110 % nuo 230 V, ir gali būti naudojama kaip pagrįstas atskaitos taškas nustatant viršutinę ribą.
230 V vienfazėje maitinimo sistemoje viršįtampio ir žemos įtampos apsaugos įtaiso viršįtampio nustatymo vertė gali būti nustatyta nuo 250 V iki 255 V, o žemos įtampos nustatymo vertė – nuo 190 V iki 205 V. 400 V trifazėje sistemoje rekomenduojama naudoti 430 V iki 440 V pradinę viršįtampio vertę ir 340 V iki 360 V pradinę žemos įtampos vertę. Prieš nustatant galutinę nustatymo vertę, pirmiausia reikia patikrinti leistiną įtampos diapazoną, pažymėtą jautriausio įrenginio specifikacijų lentelėje.
Uždelsimo nustatymas yra toks pat svarbus kaip ir slenksčio nustatymas . Veiksmo uždelsimas palaikomas maždaug 0.5 sekundės, o trumpą įtampos kritimą galima ignoruoti. Pakartotinio įjungimo uždelsimą reikia skirti pagal apkrovos tipą. Įprasta grandinė nustatoma 30 sekundžių, o įranga su kompresoriumi turėtų būti nustatyta daugiau nei 180 sekundžių.
Pirmiausia reikėtų užregistruoti faktinę įtampą, o tada ją nustatyti . Faktinės objekto įtampos registravimas trunka savaitę, ir tai beveik nieko nekainuoja, tačiau padeda išvengti dažniausios klaidos: per aukšta įtampos kritimo riba nustatoma, todėl įrenginys suveikia vieną kartą kiekvienos darbo dienos ankstyvą rytą. 3 funkcijų ekrano apsaugos relė su apsauga nuo viršsrovės gali rodyti įtampą ir srovę realiuoju laiku, sutrumpindama šį įtampos registravimą iki penkių minučių.
Galiausiai, reikėtų atkreipti dėmesį į histerezės nustatymą . Atsigavimo slenkstis turėtų būti nustatytas kelių voltų tikslumu nuo veikimo slenksčio, kitaip apsaugas suveiks dažnai, kai įtampa svyruos netoli ribos.
Išvada
Viršįtampių apsaugos įtaisas gali apsaugoti nuo įtampos, kuri nuolat nukrypsta nuo saugos lango, t. y. diapazono, kurio negali apimti automatinis jungiklis ir viršįtampių apsaugos įtaisas. Integruota apsauga pasirenka DIN bėgelio tipą, o atskiras įtaisas – lizdo tipą. Kai reikia vienu metu stebėti srovę, elektros energiją ir fazės gedimą, pasirenkama daugiafunkcė relė.
Ribinė vertė turėtų būti nustatyta pagal išmatuotus duomenis, veikimo uždelsimas turėtų būti trumpas, pakartotinio įjungimo uždelsimas turėtų būti ilgas, ir jis turėtų būti naudojamas kartu su viršįtampių apsauga, o ne vienas kitą pakeičiant. Trys TOMZN formos apima visą diapazoną nuo 16 A iki 100 A.
DUK
Ar man vis tiek reikės automatinio jungiklio, jei įrengsiu apsaugos nuo perkaitimo ir per mažos įtampos apsaugą?
Poreikis. Automatinis jungiklis reaguoja į per didelę srovę, o viršįtampio ir žemos įtampos apsauga reaguoja į įtampą, kuri nepriklauso nuo srovės dydžio. Kai 230 V kilpos įtampa nukrenta iki 190 V, ji gali niekada nepasiekti automatinio jungiklio veikimo slenksčio, tačiau dėl to variklio apvija greitai įkaista. Abiejų apsaugų gedimų tipai skiriasi ir jos turėtų būti montuojamos paskirstymo dėžutėje vienu metu.
Kuo skiriasi viršįtampių ir žemos įtampos apsaugos įtaisas nuo viršįtampių apsaugos įtaiso?
Viršįtampių apsauga riboja mikrosekundinį trumpalaikį viršįtampio smūgį ir išleidžia energiją į žemę. Viršįtampių apsauga atjungia apkrovą įtampos poslinkio metu, kuris trunka nuo sekundžių iki minučių. Viršįtampių apsauga neturi jokios įtakos žemai įtampai, o viršįtampių apsauga negali blokuoti žaibo indukcijos šuolio. Reikia įrengti abu.
Ar vienas įtampos kritimo ir viršijimo saugiklis gali aprėpti visus namus?
Skirstomojoje dėžutėje montuojamas modelis gali būti montuojamas, jei prijungimo režimas gali stebėti įeinančios linijos įtampą, o vardinė srovė gali apimti visą tiektuvą. Vienfazis bendras vardinis stipris iki 100 A. Jis negali pakeisti apsaugos nuo viršsrovės, įžeminimo ar viršįtampių, o ar jis tikrai veiks, vis tiek priklauso nuo to, ar teisingas slenksčio nustatymas.
Ar apsauginis įtaisas sugadins mano šaldytuvą, jį cikliškai įjungdamas ir išjungdamas?
Tai įvyksta tik tada, kai pakartotinio įjungimo uždelsimas nustatytas per trumpas. Kompresorius vėl paleidžiamas esant likusiam kondensacijos slėgiui po išjungimo, dėl ko rotorius sustoja ir susidaro strigimo srovė. Šaldymo ir oro kondicionavimo įrangos atkūrimo uždelsimas turėtų būti nustatytas ilgesnis nei 180 sekundžių. Dauguma modelių leidžia nustatyti uždelsimo diapazoną nuo 1 iki 500 sekundžių, o reguliavimo nustatymai nereikalauja papildomų išlaidų.
Ar man reikia kontaktoriaus su įtampos stebėjimo rele?
Paprastai reikalingas. Stebėjimo relės kontaktas yra signalinis kontaktas, kuris negali tiesiogiai perduoti apkrovos srovės, todėl jis valdo kontaktoriaus ritės arba automatinio jungiklio šunto atleidiklį. Integruota viršįtampio ir žemesnės įtampos apsauga, kurios atjungimo galia yra 100 A, nereikalauja papildomos kontaktoriaus konfigūracijos. Viršijus šią srovės vertę, relė ir kontaktorius yra vienintelis galimas derinys.
